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Quando si parla di iniettori, una
prima fondamentale precisazione che è necessario effettuare
consiste nel fatto che bisogna distinguere tra iniettore ed
elettroiniettore. L'iniettore immette il combustibile nei
condotti di aspirazione o direttamente nella camera di combustione,
nei motori diesel e in quelli a benzina con impianto di iniezione
meccanica. Non ha parti capaci di dosare la quantità di benzina o
di gasolio e si apre automaticamente ogni volta che la pressione del
combustibile (messo in pressione da una pompa e poi inviato ai vari
iniettori da un distributore meccanico) supera la resistenza di una
molla che spinge un otturatore. La sua frequenza di funzionamento è
di circa 1500 Hz, ossia si apre e si chiude 1500 volte ogni secondo.
Negli impianti di iniezione elettronica, l'iniettore viene
sostituito da un elettroiniettore. L'elettroiniettore è
alimentato con corrente elettrica ed è dotato, al suo interno, di
un otturatore che, in condizioni di riposo, è premuto da una molla
contro il foro di uscita per impedire il passaggio della benzina o
del gasolio. Quando il combustibile deve essere immesso nel motore,
l'avvolgimento (solenoide) dell'elettroiniettore viene alimentato e
crea un campo magnetico che fa alzare l'otturatore, rendendo così
possibile l'immissione, per esempio, della benzina precedentemente
messa in pressione da una pompa elettrica abbinata ad un regolatore
di pressione.
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Dunque, il carburante viene
nebulizzato, attraverso uno o più getti, dall'elettroiniettore
all'interno del condotto di aspirazione o direttamente nella camera
di combustione. In definitiva, quindi, l'elettroiniettore si
avvale semplicemente di un solenoide che, aprendosi in base agli
impulsi forniti dalla centralina elettronica, vaporizza la benzina
all'interno del condotto di aspirazione o della camera di
combustione: si tratta cioè di un vero e proprio
"rubinetto" elettromagnetico caratterizzato da una
elevatissima rapidità di intervento. La vaporizzazione è
determinata dall'elevata pressione della benzina a monte:
l'iniettore non fa altro che aprirsi e chiudersi in base agli
impulsi della centralina. Gli elettroiniettori sono utilizzati anche
nei motori diesel common rail; in questo caso, però,
l'elettromagnete non agisce direttamente sull'otturatore (che si
apre sotto l'azione della pressione del gasolio) ma su una valvola
che immette il combustibile nell'iniettore. Normalmente, gli
elettroiniettori per i motori benzina tradizionale funzionano a 3
bar, quelli per i motori benzina ad iniezione diretta (direttamente
nella camera di combustione) funzionano a 50 bar con tensione di 100
V e corrente di 20 A e hanno tempi di reazione quattro volte
inferiori, quelli - infine - dei motori turbodiesel common rail sono
particolarmente sofisticati e di difficile realizzazione, dovendo
polverizzare quantità di gasolio grandi come una capocchia di
spillo e dovendo lavorare con pressioni fino a 1600 bar.
L'evoluzione tecnica degli elettroiniettori ha portato alla nascita
degli iniettori piezolettrici PCR (Piezo Common Rail), i
quali sfruttano la proprietà di speciali cristalli di dilatarsi se
sottoposti a una tensione elettrica e il cui impiego è previsto in
special modo nei motori turbodiesel di ultima concezione.
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Per
realizzare una dilatazione minima, ma sufficiente per essere
sfruttata nella fabbricazione degli iniettori piezoelettrici, è
stato realizzato il cosiddetto “pacchetto piezoelettrico”, detto
anche attuatore piezoelettrico, che consiste in 300 sottili
cristalli sovrapposti. Sottoposto a tensione elettrica, l’attuatore
si dilata fulmineamente e trasmette il movimento a una valvola che a
sua volta, comanda l’ago dell’iniettore. Questi iniettori,
dunque non più regolati da una valvola magnetica (solenoide),
permettono intervalli di tempo molto flessibili, con iniezioni
ancora più piccole, precise e polverizzate (iniezioni di quantità
inferiori a 1 mm3/corsa), il tutto a fronte di dimensioni esterne
ancora più compatte. Attualmente si eseguono da tre a cinque fasi
di alimentazione per ciclo, in funzione antirumore e antiemissioni.
Con i piezoelettrici la pressione del common rail può raggiungere
anche i 1.800 bar necessari per superare la normativa ecologica
Euro4 anche con motori diesel di piccola cubatura. I tempi di
attuazione si aggirano attorno ai 100 microsecondi, con tensione
intorno ai 100 V.
Ebbene,
nel momento in cui - in corso di elaborazione - si senta l'esigenza
di incrementare o ridurre la quantità di benzina iniettata, le
variabili di cui si dovrà tenere conto sono:
-
i tempi di apertura impostati nel programma della centralina,
espressi in millisecondi;
-
la portata degli iniettori;
-
la pressione statica del carburante a monte del regolatore.
Oltre
agli iniettori caratterizzati dal classico spillo polverizzatore
singolo, sul mercato è possibile reperire quelli con meccanica a
disco rotante e con più spruzzatori: anche la qualità della
nebulizzazione è importante per il rendimento complessivo del
motore. Per garantire, oltre alla massima potenza, anche un
funzionamento regolare, consumi di carburante ragionevolmente
contenuti e ridotte emissioni inquinanti, è necessario che gli
iniettori siano quelli più adatti al motore che si elabora. Su un
propulsore di serie, infatti, l'impiego di un iniettore di portata
maggiore rispetto a quello originale peggiora le caratteristiche di
erogazione, i consumi e le emissioni di incombusti, oltre a
richiedere una nuova mappatura della centralina.
Detto
ciò, in presenza di una elaborazione di una certa entità, può
rendersi indispensabile la sostituzione degli iniettori di
serie con altri caratterizzati da una maggiore portata. Tutto questo
se vi è stato un notevole incremento del rendimento volumetrico
(ovvero l'attitudine del motore ad ingurgitare aria per via di un
ottimo connubio tra impianto di aspirazione, scarico, testata ed
alberi a camme o, più semplicemente, per l'impiego di un
turbocompressore di generose dimensioni, solo per fare due esempi
ovvi...) e se, con la riprogrammazione della centralina di iniezione
e intervenendo a livello di pressione statica della benzina, non si
ha la giusta portata di carburante oppure gli iniettori arrivano
troppo vicino al loro limite "fisiologico". C'è da dire,
infatti, che in linea di massima non si dovrebbe aumentare oltre gli
0,5 bar la pressione statica della benzina rispetto al motore di
serie e non si dovrebbero far lavorare gli iniettori oltre il 70-80%
del carico previsto: superati questi valori, si deve necessariamente
optare per una serie di iniettori caratterizzati da una maggiore
portata. Per scegliere i nuovi iniettori, bisogna essenzialmente
considerare due fattori. In primo luogo, essi hanno un
dimensionamento standard: ciò vuol dire che la stragrande
maggioranza di quelli reperibili sul mercato ha dimensioni e
attacchi pressoché identici, e ciò li rende facilmente
intercambiabili. Anche alcuni più piccoli, tra l'altro, possono
essere facilmente adattati, impiegando appositi distanziali, pure su
flauti originariamente realizzati per ospitare iniettori lunghi. In
secondo luogo, essi lavorano in base ad una determinata resistenza,
la quale deve essere rispettata in caso di sostituzione onde evitare
di bruciare uno dei finali della centralina elettronica, a meno di
non poterla impostare su una diversa resistenza o di inserire delle
resistenze supplementari sugli iniettori in questione. Per valutare
l'effettiva portata di un iniettore, esiste un particolare
macchinario che simula il funzionamento grazie ad un flauto, ad una
pompa benzina e a un regolatore di pressione. Indirizzando il getto
dell'iniettore all'interno di burette graduate è possibile
effettuare la misurazione della loro portata e confrontarli con
quelli di serie standard. Poi, esaminando il getto con una pistola
stroboscopica, si può valutare anche il tipo di nebulizzazione
assicurato. Se non si vogliono acquistare costosissimi iniettori da
competizione, il mercato dell'usato può essere di grande aiuto nel
reperire quelli caratterizzati da diverse portate; magari si può
optare per gli iniettori di motori il cui regime massimo di
rotazione e la potenza specifica per cilindro sono paragonabili a
quelli del propulsore che si sta elaborando. Però, prima di montare
una serie di iniettori usati, è sempre meglio procedere ad una
accurata pulizia con l'apposito strumento ad ultrasuoni, verificare
che abbiano tutti la stessa portata per mezzo dello specifico
macchinario a cui abbiamo accennato prima ed, eventualmente, farli
revisionare: la rottura di un iniettore può portare facilmente a
quella di un cilindro. Infine, per potenze specifiche molto alte, si
può seguire la strada del doppio iniettore per ogni cilindro o
quella degli iniettori per motori da competizione. Il costo di
questi ultimi è decisamente elevato in quanto, per poter funzionare
a regimi di rotazione abbondantemente superiori ai 10.000 giri/min.
con portate sufficienti a superare i 100 cv/litro, presentano
notevoli sofisticazioni elettroniche e meccaniche.
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