Il sistema di alimentazione dei veicoli a combustione interna serve a fare arrivare il carburante nelle camere di combustione. L’iniezione è il modo in cui il carburante viene spinto direttamente nelle camere di combustione o indirettamente nel collettore di aspirazione.
L’iniezione elettronica viene comandata dalla centralina ed è in grado di regolare i parametri dell’alimentazione in base alle condizioni operative del veicolo, con molti vantaggi (e anche qualche piccolo svantaggio che vedremo).
Iniezione auto, cosa bisogna sapere
In un motore a scoppio, il carburante deve raggiungere le camere di combustione per andare a formare la miscela di aria e carburante nel rapporto stechiometrico, cioè con le giuste quantità e la giusta proporzione per rendere la combustione più efficace. Il modo in cui il carburante viene immesso nel motore può variare per posizione e per tipologia di iniezione.
L’iniezione del carburante può essere meccanica, elettronica o mista. Nel caso dell’iniezione meccanica, non esistono componenti comandate elettronicamente nel sistema di iniezione, mentre nel caso dell’EFI (abbreviazione per Iniezione Elettronica) la quantità di combustibile viene determinata dalla centralina elettronica tramite appositi sensori e calcoli. L’iniezione mista sfrutta sia i calcoli della centralina che un sistema di iniezione forzata meccanico, ad esempio una pompa.
Relativamente alla posizione, l’iniezione del carburante può essere diretta (DI) o indiretta (IDI). Nel caso dell’iniezione diretta, il carburante viene immesso direttamente sulla testa del cilindri, o nella parete dello stesso, comunque nella camera di combustione. L’iniezione indiretta invece avviene nel condotto di aspirazione, nel quale si effettua la miscela.
Un altro distinguo importante per l’iniezione è la quantità di punti in cui essa avviene. Si distingue normalmente tra iniezione a punto singolo (SPI) o iniezione multipunto (MPI). Nel prima caso l’iniettore è unico, un gruppo a monte del collettore di aspirazione che alimenta tutti i cilindri. Nel secondo caso, ogni cilindro è dotato di un iniettore, o anche di più iniettori.
Iniezione diretta e indiretta, differenza
L’iniezione indiretta avviene con l’immissione del carburante nel collettore di aspirazione (nei motori a benzina) o in una pre-camera ausiliaria (nei motori diesel), chiamata anche camera di turbolenza. Si tratta di un sistema più datato, utilizzato fin dagli anni ‘990 spesso con una pompa carburante dedicata. Da esso si è sviluppato il sistema Common Rail, che è poi diventato quasi uno standard (brevettato da un italiano e sviluppato da Fiat).
L’iniezione diretta è stata sperimentata per la prima volta nel 1937 dalla Junkers nei propri aerei, poi da Daimler-Benz e da BMW. Nello sviluppo successivo, questo sistema prevede comunque un corpo farfallato che non viene comandato dal pedale dell’acceleratore direttamente, ma dalla centralina elettronica.
Anche i motori diesel hanno seguito questo sviluppo, con iniezione diretta prima meccanica e poi elettronica, fino ai sistemi più avanzati di iniezione diretta Common Rail. L’elettronica entra in gioco negli anni ’60 soprattutto spinta dal desiderio di rendere i motori più ecologici. La prima auto europea dotata di iniezione elettronica fu la Citroen DS del 1969.
Iniezione diretta benzina, vantaggi e svantaggi
Nel motore a iniezione diretta, l’iniezione elettronica permette di controllare e “modificare” il rapporto stechiometrico nelle camere di combustione in situazioni favorevoli. Ad esempio, se il veicolo procede a velocità costante e il conducente non agisce troppo sull’acceleratore, è possibile snellire la miscela con un rapporto aria/carburante anche di 20:1 in luogo del più comune 15:1. L’iniezione in prossimità della candela permette la giusta densità solo localmente, innescando così l’accensione.
La mancanza di un corpo farfallato evita la perdita di carico nel sistema di aspirazione. È possibile anticipare l’accensione, aumentando l’efficienza del ciclo di combustione, soprattutto nei motori turbo. L’iniezione diretta di benzina (non riscaldata) consente anche di abbassare la temperatura nel cilindro, evitando il rischio di scoppio non controllato.
L’iniezione diretta comporta però anche alcuni svantaggi. In particolare, l’iniezione diretta di benzina comporta dei problemi di lubrificazione negli iniettori. Mentre nel caso dell’iniezione diretta del diesel, che ha maggiori proprietà lubrificanti di per sé (può raggiungere anche i 2000 bar di pressione), la benzina può raggiungere solo i 200 bar di pressione, da cui nasce il problema.
L’utilizzo di miscela più magra altera il funzionamento del catalizzatore e richiede un sistema di cattura degli ossidi di azoto, che vanno bilanciati regolarmente con una miscela più grassa ogni periodo di tempo predefinito. Il carburante iniettato direttamente ha meno tempo per evaporare e la fasatura è più delicata nella tempistica (bisogna evitare di bagnare il pistone e di avere troppi idrocarburi incombusti in camera di combustione).
Nel caso dell’iniezione diretta di GPL, la centralina deve variare il comportamento dell’iniezione in base al combustibile e alla pressione, adattando i tempi e le aperture delle valvole. Per questo, convertendo un motore a benzina in bifuel, bisogna necessariamente procedere a una rimappatura centralina.
Iniezione elettronica, i sintomi di un malfunzionamento
Gli iniettori sono elementi molto delicati e vanno controllati regolarmente. Anche perché sostituirli costa molto. Un intervento di pulizia è la decalaminatura, cioè la pulizia con idrogeno della punta dell’iniettore, la parte più esposta ai residui di combustione e ai depositi. Si possono anche sfruttare appositi additivi per la pulizia degli iniettori.
Quando gli iniettori sono sporchi, i sintomi che si riscontrano sono tutti relativi alle prestazioni del motore. Si fatica a far partire il motore, che fatica a tenere il minimo. L’accelerazione non è continua, il motore perde potenza e perde i colpi. È difficile diagnosticare l’origine di questi problemi, che potrebbe anche essere elettronica, quindi si consiglia una diagnosi approfondita della centralina.
La diagnosi dell’iniezione elettronica comprende vari aspetti: il regime di rotazione del motore; l’analisi della quantità d’aria aspirata, con i valori rilevati dal debimetro; il controllo della valvola a farfalla, del sistema di aspirazione e di raffreddamento motore, i regimi di pressione del sistema di alimentazione, i dati rilevati dal sensore di detonazione e della sonda lambda.
Conclusione
L’iniezione elettronica è l’ultimo degli sviluppi nel sistema di alimentazione. La quantità di carburante e di aria) nelle camere di combustione può essere variata in modo molto flessibile per rispondere meglio alle esigenze e alle condizioni di utilizzo del veicolo. Come in ogni sistema elettronico, si tratta di un sistema più complesso che però offre notevoli vantaggi.
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