Dal carburatore all’iniezione meccanica fino all’iniezione elettronica

Il carburatore

Il carburatore è il componente che permette la formazione della miscela aria/benzina e la regolazione della potenza del motore a ciclo termico al quale è collegato.

È composto da un condotto formato da due coni uniti per la parte stretta, comunemente denominato tubo venturi, da una vaschetta nella quale si accumula la benzina e da una serie di componenti atti a regolare la quantità di miscela introdotta nel propulsore

All’interno del tubo venturi, all’aumentare della velocità dell’aria che lo attraversa, diminuisce la pressione, e, poiché è collegato con la vaschetta sottostante, permette alla benzina (combustibile), opportunamente atomizzata, di mescolarsi con l’aria (comburente) formando cosi la miscela esplosiva che all’interno del motore produrrà la detonazione necessaria a farlo funzionare.

Agendo sul comando dell’acceleratore, si aumenta progressivamente il passaggio dell’aria aspirata, e di conseguenza della benzina, incrementando la potenza generata dal motore.

Oggi praticamente la totalità dei motori funziona ad iniezione, il cui vantaggio è quello di poter regolare la pressione e polverizzazione del carburante all’interno dei condotti di aspirazione. Il vantaggio dell’iniezione è la capacità di polverizzare anche quando la velocità dell’aria nel condotto è ridotta.

Iniezione meccanica

Con l’iniezione meccanica la regolazione della quantità del combustibile viene regolata in modo completamente meccanico.

L'iniezione si pone in alternativa alla nebulizzazione per carburazione e si può distinguere in due tipologie diverse: l'iniezione diretta e l'iniezione indiretta.

L’iniezione diretta di benzina è una tecnologia relativamente recente e sebbene venga ormai utilizzata con disinvoltura già da parecchio tempo, questa rimane la chiave per l’evoluzione futura dei motori a combustione interna.

I vantaggi dell’iniezione diretta di benzina si possono riassumere in: più potenza e coppia, meno inquinanti, minori consumi e, più in generale, maggiore potenza e coppia specifica.

L'iniezione indiretta è un sistema di alimentazione nel quale il combustibile sotto forma di getto finemente polverizzato da un iniettore, non viene immesso direttamente nella camera di combustione all'interno del cilindro, ma nel collettore di aspirazione per quanto riguarda i motori a ciclo Otto, mentre in quelli  Diesel viene spruzzato in una precamera o camera ausiliaria.

Iniezione elettronica

Il sistema di iniezione elettronica, sostituisce l’iniezione meccanica, in quanto considerata troppo inefficiente riguardo i consumi e l'inquinamento atmosferico. Il nuovo sistema di iniezione elettronica, a differenza di quella meccanica, riesce a gestire la quantità di benzina immessa nella camera di combustione, e la polverizzazione della benzina stessa in maniera molto più efficiente.

Per fare questo bisogna ottenere tutte le 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). L’ECU non è altro che un minuscolo ma sofisticato “computer” che a partire dai dati acquisiti dai sensori, stabilisce la quantità ottimale di carburante da iniettare. I parametri che la ECU tiene in considerazione per la regolazione della quantità di combustibile da iniettare sono: il carico richiesto dal conducente tramite l’acceleratore, i giri del motore e le condizioni esterne (temperatura, umidità e pressione barometrica)

Come per l’iniezione meccanica anche quella elettronica si suddivide in iniezione diretta ed indiretta.

L’iniezione elettronica diretta è un sistema di alimentazione gestito direttamente da un software, o centralina, che controlla tutti i parametri di funzionamento del motore ed è quindi in grado di reagire di conseguenza, ottimizzando in maniera automatica e tempestiva il funzionamento e il rendimento del motore.

Gli iniettori in questo caso sono posizionati direttamente nella testa cilindri (testata) e sono alimentati da una pompa ad alta pressione. Questa tecnologia prevede la progettazione e l’utilizzo di particolari forme di camera di scoppio e pistoni onde ottimizzare il funzionamento del sistema.

In sostanza si cerca di iniettare una miscela con rapporto stechiometrico ottimale (14 parti di aria e 1 di benzina) in prossimità della candela di accensione.

Successivamente la particolare forma della camera di scoppio e del pistone indirizzerà i gas prodotti dall’espansione verso la superficie del pistone, creando cosi la vera e propria forza lavoro riducendo il rischio di fenomeni negativi come la preaccensione e la detonazione.

Diventa spontaneo affermare che l’iniezione diretta ha un grosso vantaggio in termini di potenza: la coppia erogata, l’elasticità e il comportamento del motore si pone su un altro livello rispetto agli altri sistemi di alimentazione. L’unico svantaggio è molto probabilmente la complessità della realizzazione che prevede l’impiego di sistemi di controllo e di materiali sempre più raffinati.

L’iniezione elettronica indiretta è un sistema di alimentazione gestito da un software tramite l’ausilio di sensori che monitorano costantemente il funzionamento del motore in tempo reale. Possiamo annoverare due tipi di iniezione indiretta: “single point” e “multi point”.

Il primo generalmente prevede un solo iniettore collocato nel collettore di aspirazione o nel carburatore.

Il secondo tipo invece utilizza un iniettore per cilindro, posizionato a monte di ognuna delle valvole di aspirazione. Che sia di tipo single o multi l’iniezione è gestita da una centralina, che legge i valori provenienti dalla sonda lambda posizionata sul collettore di scarico e di un sensore delegato a rilevare il flusso d’aria nel collettore di aspirazione.

Di conseguenza il software regola la dose di combustibile da iniettare, necessario per il corretto funzionamento del motore in quelle particolari condizioni di utilizzo. Rispetto ad un’alimentazione di tipo a carburatore, l’iniezione indiretta ha un vantaggio enorme dal punto di vista dei consumi e delle sostanze inquinanti emesse, senza contare comunque il miglior rendimento del motore ai diversi regimi di rotazione e di carico.

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