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Piccola introduzione al sistema di iniezione elettronica

del 21/01/2013

Piccola introduzione al sistema di iniezione elettronica

C’era una volta il carburatore: l’iniezione elettronica ha ormai preso il sopravvento sui veicoli di tutte le estrazioni non tanto per questioni prestazionali quanto per adempiere alle sempre più restrittive normative sull’inquinamento atmosferico. L’iniezione elettronica, oggi onnipresente sui veicoli a motore di tutte le fasce, non è altro che un carburatore intelligente, o meglio “attivo”, capace cioè di decidere in maniera ottimale quanta benzina fornire al motore. Nella sua relativa semplicità il carburatore, una volta opportunamente calibrato, regola l’alimentazione del motore in virtù della depressione creata dall’aspirazione dei pistoni in fase discendente; un iniettore invece è in grado di regolare il flusso di carburante in maniera autonoma sulla base di parametri impostati in fabbrica e corretti in virtù delle condizioni d’esercizio. Dunque, mentre il carburatore fa quello che può, l’iniezione è in grado di utilizzare la giusta quantità di benzina in ogni condizione, con gran beneficio dei consumi, della resa e delle emissioni inquinanti. Per fare questo viene raccolta tutta una serie di informazioni sulle condizioni di funzionamento del motore (temperatura, pressione, regime, etc..): questi parametri sono inviati alla mente del sistema cioè una centralina di controllo (ECU – Engine Control Unit). Questa non è che un minuscolo e semplice “computer” che a partire dai dati acquisiti stabilisce le modalità dell’iniezione del carburante e dell’accensione delle candele. I parametri più importanti elaborati nella stragrande maggioranza dei sistemi d’iniezione sono l’apertura dell’acceleratore ed il regime di rotazione del motore: tali dati sono comunemente identificati con le due lettere a ed N, da cui si definisce la logica di controllo di tipo “a/N”. Come si può intuire è fondamentale disporre di tali informazioni per dosare il carburante raggiungendo il corretto rapporto stechiometrico (cioè la quantità corretta di benzina e aria). In pratica anche un carburatore fa lo stesso, dal momento che si basa proprio sull’apertura dell’acceleratore. L’iniezione ha però il vantaggio di poter valutare tutte le informazioni a contorno che abbiamo detto sopra e di confrontarle con quanto il progettista ha inserito nella memoria della ECU nella cosiddetta “mappatura”. Quest’ultima non è altro che formata da una serie di numeri inclusi in una tabella dove a ciascuna combinazione di dati motore corrisponde un determinato tempo di iniezione. La ECU in sostanza si informa su cosa sta facendo il propulsore, consulta la tabella e manda a dire agli iniettori quanta benzina devono spruzzare. In condizioni particolari e nei transitori vengono effettuate delle correzioni supplementari, come ad esempio l’arricchimento della miscela in fase di accelerazione (secondo quanto avveniva con la pompa di ripresa nei carburatori), oppure lo smagrimento durante le decelerazioni; o ancora alla necessità di fornire un surplus di combustibile all’avviamento a freddo, ricreando ciò che nel carburatore era provvisto dal circuito dello starter (la famosa "aria"). In molti casi la memoria della ECU (che spesso è una Eprom, cioè una memoria riprogrammabile), può essere variata, e questo per calibrare il funzionamento del motore in seguito a modifiche sostanziali come un nuovo sistema di scarico. In pratica con un computer ed apposito software, senza sporcarsi le mani si fa lo stesso lavoro che un tempo costava tempo e fatica in officina andando a modificare getti e tarature dei carburatori. Anni fa le ECU erano grosse e poco elaborate, oggi hanno raggiunto dimensioni microscopiche e riescono ad elaborare più informazioni in tempi brevissimi, integrando anche funzioni ausiliarie come la telemetria, la ricerca e la registrazione dei guasti oppure la funzione di antifurto. Tornando alla meccanica vera e propria, il carburatore è stato materialmente sostituito da una pompa con relativo regolatore di pressione ed una batteria di iniettori posti nei corpi farfallati che in pratica sono dei semplici “tubi” provvisti di una valvola a farfalla solitamente collegata direttamente con l’acceleratore. La pompa manda in pressione l’impianto e l’apertura degli iniettori provoca l’istantanea vaporizzazione della benzina nei condotti. L’iniettore non è in grado di variare la quantità di carburante se non gestendo il tempo d’apertura (più tempo, più benzina). Il suo funzionamento è analogo a quello di una elettrocalamita che apre il condotto facendo arrivare la benzina ad un vaporizzatore che permette la scomposizione del carburante in tante minuscole gocce di dimensioni infinitesimali, e la conseguente, uniforme, distribuzione di tali gocce nella corrente d’aria. Questo chiaramente per quanto riguarda i sistemi più elementari di iniezione elettronica: oggi la sempre più stringente normativa sulle emissioni ed il procedere della tecnologia hanno consentito di approntare sistemi decisamente più complessi ed efficienti.

 

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