Quaderni di tecnica – 6 – i sistemi d’iniezione

Il nostro @lukethebike, apprezzato tecnico e collaudatore presso la Honda Europa, negli anni ha curato una serie di corsi tecnici per concessionari e officine autorizzate. Si parla di Corso Base di Manutenzione, Corso Telaio e Corso Iniezione. Ora ha deciso di riprendere in mano quel materiale e di proporre una rubrica fissa su Motoskills.it
Nella foto d’apertura (fotosport.biz) il meccanico indica un corpo farfallato
Testo di Lukethebike (in collaborazione con Riccardo Matesic)

L’iniezione è probabilmente la parte più sofisticata dell’elettronica di funzionamento delle nostre moto. Attraverso una centralina si controlla infatti con precisione la quantità di carburante erogata a ogni singolo cilindro; unitamente al momento esatto dell’erogazione. Per avere moto più gestibili e meno inquinanti.

C’era una volta il carburatore. Un raffinato congegno meccanico il cui compito era alimentare il motore con la corretta quantità di aria miscelata alla benzina. Ma non solo. Tra i suoi compiti c’erano infatti anche quello di polverizzare il carburante e, ancora più difficile, variare la quantità di benzina miscelata con l’aria, in funzione delle condizioni operative del motore: all’avviamento, al minimo, in accelerazione e decelerazione, al massimo.

Tutto ciò però fa parte del passato, perché il carburatore è stato soppiantato dai sistemi d’iniezione elettronica. E questo sebbene gli ultimi modelli di carburatori riuscissero a garantire un’erogazione dei motori pastosissima e lineare.

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Perché il carburatore è stato abbandonato

A costringere al pensionamento di questo raffinato congegno meccanico è stata l’impossibilità di variarne i settaggi di base in funzione delle differenti esigenze del motore; non ultime quella di rispettare le normative antinquinamento sempre più severe. In particolare, il passaggio alla Euro 3 ha richiesto l’abbandono degli ultimi carburatori. E gradualmente anche il passaggio al sistema ride-by-wire, per lasciare all’elettronica pure la gestione dell’apertura del gas; sempre per rientrare nei limiti delle emissioni inquinanti.

Non parleremo più dunque di carburatore, ma di corpo farfallato. Né avremo getti del minimo e del massimo, ma iniettori, tempi di iniezione, mappature, by-pass…

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L’iniezione, fra complessità e vantaggi

Il vantaggio dei sistemi d’iniezione è fornire una risposta istantanea e adattata a qualsiasi condizione dinamica, ambientale e di carico motore; nonché ottenere emissioni inquinanti nettamente inferiori ai sistemi a carburatore.

I sistemi di iniezione di carburante alimentano il motore con una miscela aria/benzina in forma di spray iniettato direttamente nei condotti di aspirazione, dove avviene la miscela con l’aria. Si parla dunque di motori a iniezione indiretta.

Lo spray di carburante, o meglio l’iniezione, è controllata elettronicamente come momento e tempo d’erogazione dalla centralina di controllo, la quale si avvale della presenza sul veicolo di numerosi sensori, utili ad avere un gran numero di parametri sulla base dei quali “accordare” al meglio il funzionamento del motore.

Dal punto di vista della complessità, i sistemi d’iniezione sono stati difficili da sviluppare e mettere a punto. Oggi però offrono una grande duttilità d’uso, consentendo di modificare tutti i parametri semplicemente connettendo un computer con il veicolo.

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Il funzionamento dell’iniezione

Schematicamente il sistema d’iniezione prevede una pompa del carburante a immersione nel serbatoio, che preleva la benzina e la invia agli iniettori, posti sul corpo farfallato. Gli iniettori debbono lavorare a pressione costante (in realtà è la differenza di pressione tra ingresso e uscita dell’iniettore a dover essere costante…), quindi è necessario che la pompa del carburante sia dotata di regolatore di pressione.

Il resto del lavoro lo fanno gli iniettori, che variano la quantità di benzina erogata per ogni ciclo, semplicemente variando il tempo d’apertura, come comandato dalla centralina; che decide analizzando in tempo reale i valori dei differenti sensori utilizzati.

Di iniettori ovviamente ne esistono tipi differenti, con sede cilindrica o sferica. Questi ultimi hanno il vantaggio di poter avere più fori d’uscita, direzionando anche il flusso dello spray. Cosa utilissima, perché l’iniettore viene di solito montato obliquamente sul corpo farfallato.

L’iniezione avviene a valle delle valvole a farfalla, con queste che gestiscono esclusivamente il passaggio d’aria. Tranne che al minimo, quando sono chiuse. In questo caso l’aria è gestita da un apposito circuito (by-pass) controllato dalla valvola dello starter, che può essere automatica o manuale.

Minimo a parte, anche a bassi regimi e a bassi livelli di carico, c’è bisogno di stabilizzare la depressione/pressione nei condotti d’aspirazione. Compito per il quale c’è una specifica valvola parzializzatrice nell’airbox.

Nel funzionamento del motore, i tempi d’apertura degli iniettori vengono gestiti dalla centralina, che li stabilisce seguendo uno specifico programma (mappatura) che tiene conto dei valori registrati in tempo reale dai tanti sensori di cui è dotato il sistema.

Interessante notare che nelle mappature sono spesso diversi i tempi d’apertura degli iniettori fra bancata anteriore e posteriore dei cilindri (nei motori a V), o fra cilindri esterni e interni nei motori in linea. Poi, tanto più l’iniezione è sofisticata, tanto più avrà la possibilità, in funzione della sua mappatura, di variare i tempi d’apertura degli iniettori elaborando i numerosi parametri di cui dispone. Tra quelli più comunemente presi in esame ci sono la temperatura esterna dell’aria, il grado di umidità, la temperatura del liquido refrigerante, la pressione atmosferica.

A questo punto si aprirebbe il discorso sui sensori, ma prima vediamo un po’ di slide dal corso del nostro Lukethebike.

L’universo dei sensori

E ora apriamo il capitolo sensori, per capire quali e quanti ce ne sono montati sulle nostre moto. E anche per avere un’idea del tipo di malfunzionamento indotto del motore per la rottura di specifici sensori.

Si comincia dai sensori primari, quelli di riferimento per le mappe.

Poi ci sono i sensori di correzione, quelli che permettono di affinare e adattare i tempi d’iniezione base stabiliti dalle mappe in funzione di altri parametri, quali le condizioni variabili d’utilizzo o quelle atmosferiche.

Tutte queste informazioni confluiscono nella centralina, che sfruttando i tanti input può poi controllare nella maniera migliore i tanti dispositivi da lei gestiti.

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