Sensore MAF: come riconoscere un guasto al debimetro e quando sostituirlo

La corretta misurazione della quantità di aria che entra nel sistema di aspirazione dei motori a benzina e diesel è fondamentale per assicurarne un ottimale funzionamento. Tale informazione serve infatti alla centralina del motore ECU per dosare la giusta quantità di carburante in rapporto alla massa d’aria presente. Ed è proprio a questo che serve il sensore MAF, meglio conosciuto come debimetro, installato tra il filtro dell’aria e la valvola a farfalla. Ma come funziona esattamente il sensore MAF e quali problemi può creare?

Non sempre è facile individuare un debimetro guasto, anche perché altri componenti come candelette o iniettori possono provocare problemi simili. L’autoriparatore deve quindi effettuare test diagnostici e prove su strada per essere certo di avere a che fare con un sensore MAF difettoso, scartando la possibilità che si possa trattare di un collettore di aspirazione sporco, di un filtro dell’aria, o un problema relativo al ricircolo del gas di scarico, al turbocompressore o a un filtro antiparticolato intasato.

Sensore MAF: dove si trova, a cosa serve, quali problemi può creare

Il sensore MAF, o debimetro, è installato tra l’alloggiamento del filtro dell’aria e il collettore di aspirazione. La massa d’aria di aspirazione, nei motori a benzina, rappresenta il valore più importante per calcolare la massa di carburante necessaria. Per i motori diesel, il valore misurato ai carichi parziali viene utilizzato per controllare il ricircolo del gas di scarico, mentre a pieno carico per limitare il fumo nero. La centralina calcola la quantità massima di carburante che può essere bruciata senza produrre fumo.

In passato venivano usati dei misuratori meccanici (VAF) per calcolare il volume d’aria di aspirazione: l’aria fluiva contro una paletta a molla fissata su un resistore variabile (potenziometro). A seconda della resistenza elettrica, la centralina del motore determinava la quantità di aria di aspirazione.

Attualmente la maggior parte dei sensori MAF utilizzano due tecnologie: film caldo e filo caldo. A differenza del misuratore VAF, tali sensori non dispongono di parti in movimento e si servono della corrente elettrica per misurare la massa d’aria. Il sensore può presentare uno schermo sulla parte anteriore che è progettato per rettificare la turbolenza dell’aria in modo da avere una misurazione più precisa.

Le diverse tipologie di debimetri / sensori MAF

Debimetro a filo caldo

Il debimetro a filo caldo è dotato di un elemento di misura che viene riscaldato elettricamente a 75-100 gradi al di sopra della temperatura dell’aria di aspirazione. Quando il flusso d’aria attraversa l’elemento di misura, raffredda l’elemento ed aumenta la corrente necessaria a mantenerlo caldo. L’effetto di raffreddamento varia direttamente con la temperatura, densità ed umidità dell’aria in entrata. La quantità di corrente necessaria a mantenere calda l’elemento è proporzionale alla massa d’aria che entra nel motore.

Debimetro a film caldo

Il principio di funzionamento del sensore MAF a film caldo è simile a quella a filo caldo. Una sottile membrana viene riscaldata fino a raggiungere una certa temperatura rispetto all’area di aspirazione. Senza flusso, avviene la dissipazione del calore a causa della conducibilità termica dell’aria. Con il flusso, la dissipazione del calore aumenta costantemente con la portata del flusso d’aria. I sistemi elettronici – per mezzo della corrente di riscaldamento richiesta – sono in grado di calcolare la massa d’aria. I vantaggi, rispetto alla tecnologia a filo caldo sono una maggiore risposta di misura grazie all’ elemento del sensore più piccolo, oltre a una minore sensibilità alle particelle dell’aria di aspirazione.

Debimetro a film caldo (variante)

Una variante del sensore maf a film caldo è costituita da due elementi di misura con un elemento di ceramica riscaldato posizionato in mezzo. L’elemento di riscaldamento della membrana sottile viene mantenuto a temperatura costante superiore all’aria di aspirazione, indipendentemente dal flusso d’aria. Quando il motore non è in funzione (senza flusso d’aria) il calore viene distribuito uniformemente a entrambi i sensori, che misurano la stessa temperatura dell’aria. Quando il motore è in funzione, l’aria di aspirazione fluisce dal primo sensore in direzione del secondo oltre l’elemento del sensore. L’aria raffredda il sensore 1 e si riscalda invece al di sopra dell’elemento di riscaldamento, in modo che il sensore 2 si raffreddi meno rispetto al sensore 1. I sistemi elettronici sono in grado di calcolare la massa d’aria per mezzo della differenza di temperatura tra i due sensori.

Per poter ridurre gli errori di misura causati dall’aria pulsante nel collettore di aspirazione, alcuni sensori MAF possiedono un sistema di rilevamento del riflusso. Se l’aria torna indietro dal lato del motore, il sensore della temperatura 2 si raffredda ed il sensore della temperatura 1 si riscalda. Questo riflusso causa una differenza di temperatura opposta sui sensori che viene considerata durante il calcolo della massa d’aria fatto dall’elettronica.

Guasto al sensore MAF, come diagnosticarlo

Il debimetro auto è attraversato quotidianamente da un grande quantitativo di aria, il che può portare nel tempo a sporcare il sensore. Pulviscolo, detriti, mircoparticelle possono infatti intaccare il sensore e un debimetro sporco, come è noto, può creare problemi. Già dopo i 20.000 km il sensore potrebbe contaminarsi, in particolare su modelli di auto compatte, dove il debimetro è situato in un vano motore di dimensioni ridotte e più esposto a flussi di vapore di olio o fuliggine da combustione. Un malfunzionamento del debimetro può essere tuttavia causato anche causato da un guasto elettrico, che va a impattare direttamente sul sensore. Vediamo in che casi.

Guasto elettrico del debimetro

Anche un possibile calo della tensione di alimentazione può causare problemi al debimetro. In questo caso il guasto potrebbe essere imputabile alla rottura dei cavi, connettori difettosi o un guasto dell’elettronica del sensore. La centralina rileva il guasto e lo memorizza nella memoria errori, indicando un segnale del sensore della massa d’aria non plausibile: troppo basso o troppo alto. La centralina, di conseguenza, va ad attivare il funzionamento di emergenza con i valori sostitutivi, che vengono visualizzati nell’elenco dei dati di un dispositivo di diagnosi. La conseguenza immediatamente riscontrabile può essere la diminuzione delle prestazioni del motore.

Prima di sostituire il debimetro, occorre controllare la continuità dell’alimentazione (12 V e/o 5 V) dei cavi della centralina e un eventuale cortocircuito a massa, consultando anche il diagramma del circuito per le misurazioni elettriche del debimetro. I debimetri dispongono di un numero pin di connessione da tre a sette. Il pin del segnale, nella maggior parte dei casi, è l’ultimo.

La misurazione della tensione del segnale serve principalmente a verificare le funzioni di base del debimetro. Nel caso di debimetri con segnale di tensione analogico, occorre collegare un voltmetro o, ancor meglio, un oscilloscopio, al pin della tensione del segnale e alla messa a terra del segnale.

Con il quadro acceso, il valore della tensione deve trovarsi tra 0,2 V e 1,0 V, a seconda della versione. Se la tensione è pari a 0 o 5 V, significa che il debimetro  è difettoso e deve essere sostituito. Con il motore al minimo, la tensione del segnale dovrebbe collocarsi tra 1,5 V e 2 V.

Durante un test è possibile raggiungere il valore più alto della tensione del segnale da 4,2 V a 4,7 V solo accelerando, a pieno carico, fino alla velocità nominale. la documentazione fornita dal costruttore del veicolo consente di rilevare i valori esatti per lo specifico veicolo.

Sensore MAF con segnale ad onda quadra

Se ci troviamo di fronte a un debimetro auto che genera un segnale ad onda quadra, è necessario un oscilloscopio o un dispositivo di misurazione della frequenza. Per prima cosa occorre collegare il debimetro al pin del segnale e il segnale a terra. Quando si accende il quadro, nell’oscilloscopio viene visualizzato un segnale ad onda quadra, la cui frequenza varia tra 1 kHz e 15 kHz. Per debimetri con frequenze basse da 1 a 2 kHz, i valori devono aumentare contestualmente all’aumento della pressione sull’acceleratore. Per debimetri con valori di frequenza alti (con accensione da 5 a 15 kHz), la frequenza deve essere ridotta.

Nel caso dei debimetri più recenti, sia la massa d’aria che la temperatura dell’aria di ammissione verranno visualizzate come segnale ad onda quadra. Il segnale della temperatura dell’aria di ammissione può essere visualizzato con valori di frequenza bassa

Debimetro sporco: valori errati e possibili errori rilevati

In certi casi il sensore può essere contaminato da vapori di olio provenienti dal sistema di ventilazione del basamento o da particolato dovuto ad un cattivo filtraggio dell’aria. In tali condizioni i valori misurati sono generalmente inferiori alla massa d’aria effettiva. Nel caso dei motori a benzina, la centralina, rilevando una massa d’aria bassa, riduce la quantità di iniezione, facendo vibrare il motore nel campo di carico parziale e non consentendogli di raggiungere la sua potenza massima. Anche nei motori diesel si riscontra un calo delle prestazioni perché la centralina riduce la quantità dell’iniezione.

In caso di debimetro sporco la ricerca degli errori è più complicata perché la centralina o non memorizza un errore o viene semplicemente indicato l’errore “miscela troppo povera, limite gel lambda raggiunto”. In queste circostanze è necessario eseguire un test di guida, registrando i valori misurati relativi a velocità del motore, massa d’aria e pressione del collettore di aspirazione nel caso di motori turbo. Occorrerà quindi accelerare, a pieno carico, con una marcia più alta, per raggiungere la velocità nominale del motore. Per i motori diesel, il valore della massa d’aria in grammi al secondo (g/s) potrebbe corrispondere alla potenza del motore indicata in cavalli, per i motori a benzina la potenza del motore è indicata in kW. Se il tester non permette l’accesso ai dati del costruttore, tali valori possono essere registrati anche utilizzando il protocollo EOBD, una funzione di diagnosi della quale sono dotati la maggior parte dei veicoli equipaggiati con motori dal 2000 in poi.

Non sempre si tratta di un guasto al debimetro

La questione può tuttavia complicarsi, perché un valore basso della massa d’aria non sempre indica un difetto del debimetro. I sintomi di un debimetro sporco potrebbero essere quindi confusi e avere altre cause.  Il problema potrebbe infatti riguardare il filtro dell’aria, il ricircolo del gas di scarico, le valvole a turbina, il filtro antiparticolato o il turbocompressore. Solo quando si accerta che tutti questi sistemi funzionano correttamente, si può essere sicuri che la causa del guasto è il sensore MAF. Basta infatti un collettore di aspirazione sporco per intasare la massa d’aria di immissione, anche se il motore raggiunge la pressione di carico completa. Una prova che può essere facilmente eseguita (con masse d’aria basse) è quella di scollegare il connettore del debimetro e verificare alla guida se il motore mostra prestazioni notevolmente migliori. In questo ci sono molte probabilità che il problema riguardi il debimetro.

Solo raramente, tuttavia, è sufficiente pulire il debimetro sporco per ripristinarne il funzionamento. Nonostante di possa notare un miglioramento delle prestazioni dopo la pulizia del sensore, le misurazioni dei valori non risulteranno comunque precise. Sarà dunque necessario installare un nuovo debimetro.

Problemi al debimetro: cosa fare dopo la sostituzione del sensore maf

Dopo la sostituzione del sensore MAF difettoso può frequentemente accadere di rilevare uno scorretto funzionamento del motore al minimo, o una mancata risposta durante l’accelerazione o la ricomparsa del codice di guasto. In questi casi è necessario un test su strada per ricalibrare e regolare gli altri attuatori e sensori del motore. I valori di adattamento o altri parametri potrebbero aver bisogno di essere resettati utilizzando le appropriate strumentazioni diagnostiche. Quando si sostituisce il debimetro è consigliabile cambiare anche il filtro dell’aria.