Come funziona l'iniezione di carburante?

Mar 15, 2023

L’iniezione di carburante è uno dei motivi principali per cui le auto moderne sono così brave in tutto.

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L'iniezione di carburante è una comodità ingegneristica moderna che diamo in gran parte per scontata. Non è passato molto tempo da quando la tecnologia che consente alle nostre auto di avviarsi in modo affidabile a qualsiasi temperatura, altitudine e qualsiasi condizione fosse agli inizi e presentasse i suoi avvertimenti rispetto ai carburatori.

Ma ora, l’iniezione di carburante alimenta la stragrande maggioranza delle auto a combustione interna, e lo ha fatto negli ultimi 30 anni.

Ha fatto molta strada dai suoi primi giorni come sistema di iniezione meccanica del carburante ed è in gran parte responsabile dell'incredibile equilibrio tra risparmio di carburante, emissioni e potenza posseduto dai motori moderni. Tutto dipende dalla precisione con cui la moderna iniezione di carburante può svolgere il proprio lavoro. Ma come funziona? Bene, bravi lettori, sedetevi, rilassatevi e lasciatemi spiegare.

Per comprendere l'iniezione di carburante, è necessario comprendere in generale come funziona un motore. Nella sua forma più semplice, un motore è una pompa ad aria che ingerisce una miscela aria/carburante, la comprime, la accende e la scarica. Uno dei parametri più importanti di un motore è la miscela tra aria e carburante e il controllo di tale miscela influisce con precisione su tutto. Potenza, risparmio di carburante, emissioni, calore, efficienza, tutto quello che vuoi.

In passato, le automobili utilizzavano i carburatori per dosare la miscela di aria e carburante. Funzionavano come computer meccanici che funzionavano utilizzando il vuoto e pressando i differenziali in passaggi intricati per determinare se l'auto era al minimo, a velocità di crociera o a tutto gas. Il problema con i carburatori è che sono pre-sintonizzati con getti di carburante di una certa dimensione, il che significa che i cambiamenti di altitudine o i cambiamenti di temperatura cambiano drasticamente la potenza e il comportamento del motore. In sostanza, miscelava il carburante molto prima della camera di combustione senza molta precisione. È un cosiddetto sistema "a circuito aperto" in cui la messa a punto del motore è predeterminata.

L'iniezione di carburante funziona in modo completamente diverso e presenta alcune varianti. Ma la differenza cruciale è che l’iniezione del carburante è sincronizzata esattamente per la sua applicazione invece di un carburatore che eroga una nebbia costante di carburante. L'iniezione del carburante è sintonizzata sulla quantità di aria che entra nell'aspirazione. Quindi, viene iniettato un impulso di carburante corrispondente per quell'evento del cilindro.

La differenza tra le forme di iniezione del carburante sta nel modo in cui viene temporizzata l'iniezione del carburante. L'iniezione meccanica del carburante funziona senza elettronica ed è sincronizzata fisicamente con il motore, solitamente utilizzando uno degli alberi a camme del motore. L'iniezione elettronica del carburante viene temporizzata utilizzando sensori sull'albero motore, sull'albero a camme o su entrambi, per determinare la tempistica e la durata corrette dell'iniezione.

Il più grande vantaggio dell’iniezione elettronica del carburante (EFI), di gran lunga la forma di iniezione più comune, è che può funzionare a circuito chiuso. Ciò significa che l'EFI può sintonizzarsi attivamente in base alle condizioni, ottimizzando sempre la miscela di carburante in base alle letture del sensore del flusso d'aria di massa o del sensore di pressione del collettore o del sensore di ossigeno. Ciò significa che l'auto può avviarsi senza sforzo a temperature sotto lo zero a 14.000 piedi e poi fare immediatamente la stessa cosa a 110 gradi Fahrenheit al livello del mare.

Dei moderni sistemi EFI, esistono due tipi principali: iniezione diretta e iniezione tramite porta. L'iniezione diretta vede ora l'ubiquità come la forma dominante di iniezione di benzina ed è stata per qualche tempo il sistema di iniezione di carburante diesel dominante. Inietta il carburante direttamente nella camera di combustione a pressioni straordinariamente elevate, circa 2.900 psi nel caso dell'attuale motore Volkswagen EA888. Ciò consente di spruzzare il carburante in una nebbia quasi atomica in brevi raffiche per favorire la massima miscelazione di aria e carburante e una quantità assurdamente precisa di carburante per impulso dell'iniettore. Uno dei suoi principali svantaggi è che richiede più manutenzione rispetto all'iniezione in porta e lascia dietro di sé il famigerato accumulo di carbonio sulle valvole perché il carburante normalmente pulirebbe le valvole in un motore con iniezione in porta.