IL sistema dell'iniezione 
Nel tentativo di limitare le emissioni di gas nocivi e di        conformarsi alle leggi sull'inquinamento, il sistema di alimentazione del        carburante usato dalle vetture moderne è mutato molto negli anni.      
     Negli USA l'ultima automobile a carburatore fu venduta nel        1990 e l'anno dopo lo stesso modello di vettura disponeva di un sistema        di alimentazione ad iniezione di carburante. 
     In realtà il sistema ad iniezione era gà in        giro negli anni 50, e a partire dal 1980 era già stato largamente        adottato in Europa fino a diventare lo standard di oggi.
      Questo articolo illustra come il carburante raggiunge i cilindri, cosa significano        termini come "iniezione carburante multi-port" e "throttle        body fuel injection". 
     Vedremo anche il principio base secondo il quale i performance        chips (o le rimappature) possano dare più potenza al motore.
    
     La scomparsa del carburatore
     Il carburatore è stato, per la grande        parte della storia del motore a combustione interna, il dispositivo che        erogava il carburante al motore, e resta tale in tante altre macchine come        tagliaerba e motoseghe. 
     Ma nell'evoluzione dell'auto il carburatore divenne sempre        più complicato per cercare di gestire i requisiti operativi. 
     Per esempio, per gestire qualcuno di questi compiti, i carburatori        avevano cinque circuiti:
     circuito principale - provvede abbastanza carburante per la marcia        efficiente 
      circuito del minimo - provvede abbastanza carburante per tenere        il motore al minimo 
      pompa dell'acceleratore - provvede un getto addizionale di carburante        quando il pedale dell'acceleratore viene premuto per la prima volta, in        modo da evitare l'esitazione precedente alla presa di giri del motore 
      circuito di arricchimento - provvede carburante addizionale quando        si affronta una salita o si tira un rimorchio 
      anticipo - provvede carburante addizionale quando il motore ?reddo        perch?arta 
     Per l'adeguamento a standard per le emissioni più ristrittivi furono        introdotti i catalizzatori catalitici. 
     Perchè un catalizzatore catalitico sia efficace bisogna controllare        molto attentamente la proporzione aria/carburante. 
     I sensori dell'ossigeno controllano la quantità di ossigeno nello        scappamento e la centralina elettronica (ECU - engine control unit) usa        queste informazioni per aggiustare la proporzione aria/carburante in tempo        reale. 
     Questo è chiamato controllo a ciclo chiuso (closed loop control)        e non era fattibile ottenere questo tipo di controllo con un carburatore.      
     C'è stato un breve periodo di carburatori controllati elettricamente,        prima che i sistemi ad iniezione prendessero piede, ma erano molto più        complicati di quelli puramente meccanici.
     Sulle prime i carburatori vennero rimpiazzati da sistemi a iniezione di        carburante con corpi farfallati (conosciuti anche come throttle body fuel        injection systems oppure single point o anche central fuel injection systems)        che incorporavano valvole di iniezione controllate elettricamente nel corpo        farfallato. Erano rimpiazzi quasi solo da avvitare al posto del carburatore        preesistente, in modo che i costruttori non dovessero applicare modifiche        drastiche al progetto dei loro motori.
     Gradualmente, come venivano progettati nuovi motori, i throttle body fuel        injection furono rimpiazzati dai sistemi multi-port fuel injection (conosciuti        anche come port, multi-point o sistemi ad iniezione sequenziali). 
     Questi sistemi offrivano un iniettore per ogni cilindro, di solito posto        in modo che spruzzasse direttamente nella valvola di aspirazione. Questi        sistemi offrivano un dosaggio molto accurato di carburante e una risposta        più veloce.
     
      Quando tieni giù il pedale 
     Il pedale dell'acceleratore è collegato        alla valvola a farfalla. La valvola viene chiamata così perchè        ha due alette (come il famoso lepidottero), e regola quanta aria entra nel        motore: quindi in realtà il "gas" in "dai gas!!!"        è proprio l'aria.
      Più premi il pedale dell'acceleratore, più la valvola a farfalla        si apre e più aria entra. L' ECU (il computer che controlla tutti        i componenti elettronici del motore) "vede" (o sente, come preferisci)        la valvola più aperta ed incrementa la proporzione di carburante        aspettandosi in "anticipo" più aria in arrivo. 
     E' importante aumentare la proporzione di carburante appena        la valvola a farfalla si apre, altrimenti quando si preme per la prima volta        il pedale dell'acceleratore, potrebbe verificarsi un'esitazione dovuta al        fatto che nei cilindri arriverebbe una miscela di aria e non abbastanza        carburante. 
      Dei sensori controllano la massa di aria che entra nel motore, e anche la        quantità di ossigeno nello scarico. L'ECU usa queste informazioni        per razionare l'apporto di carburante in modo che la proporzione aria/carburante        sia proprio quella giusta.
     L'iniettore
      Un iniettore di carburante non è altro che una valvola        controllata elettronicamente. Riceve carburante pressurizzato dalla pompa        del carburante ed è fatto per aprirsi e chiudersi molte volte al        secondo. 
          Quando un iniettore viene attivato una magnete muove un perno che apre        la valvola, permettendo al carburante in pressione di venire spruzzato fuori        attraverso un piccolo buchino chiamato uggello. Come negli spruzzatori di        profumo, l'uggello è progettato per atomizzare il carburante, creando        uno spruzzo il più forte possibile in modo che bruci meglio.
      La quantità di carburante fornito al motore è determinato        dalla quantità di tempo nel quale l'iniettore rimane aperto. 
     Questo intervallo è chiamato pulse width (ampiezza di pulsazione)        ed è anch'esso controllato dall'ECU.
     Gli iniettori sono montati sul condotto di aspirazione in modo da spruzzare        il carburante direttamente nelle valvole di aspirazione. Un tubo chiamato        fuel rail (linea del carburante) fornisce il carburante pressurizzato a        tutti gli iniettori.
    
           
     Per fornire la quantità corretta di carburante in ogni condizione        operativa, L'ECU deve monitorare (controllare) un grande numero di sensori        di input (segnali che entrano nell'ECU). Questi sono alcuni dei principali:      
     Mass airflow sensor - Sensore della massa d'aria, Dice all'ECU che massa        di aria entra nel motore 
      Oxygen sensor(s) - Riporta(no) la quantità di ossigeno nello scarico        in modo che l'ECU possa determinare quanto ricca o povera sia la miscela        aria/carb di carb e possa aggiustarla di conseguenza. 
      Throttle position sensor - Il sensore della posizione della valvola a farfalla,        riporta la posizione della valvola a farfalla (che determina quanta aria        entra nel motore) in modo che l'ECU possa rispondere velocemente ai mutamenti        di questa, aumentando o diminuendo la proporzione di carburante come necessario.        
      Coolant temperature sensor - Il sensore di temperatura del liquido di raffreddamento,        permette all'ECU di determinare quando il motore ha raggiunto la temperatura        di esercizio giusta. 
      Voltage sensor - Il sensore di voltaggio riporta il voltaggio dell'auto        così che l'ECU può alzare il minimo del motore se il voltaggio        sta scendendo, il che indica un carico elettrico maggiore (ventola di raffreddamento,        luci, stereo acceso?) 
      Manifold absolute pressure sensor - il MAP controlla la pressione dell'aria        nel condotto di aspirazione. La quantità di aria aspirata nel motore        è una buona indicazione di quanta potenza esso stia producendo: più        aria entra nel motore, meno pressione nel condotto, questa lettura viene        usata per calcolare quanta potenza viene prodotta. 
      Engine speed sensor - Riporta la velocità del motore, che sono dei        fattori usati per calcolare il pulse width. 
     Ci sono due tipi di controllo per i sistemi multi-port: gli iniettori si        possono aprire tutti allo stesso tempo, oppure ognuno può aprirsi        proprio prima che la valvola di aspirazione di ogni cilindro si apra (questo        si chiamata iniezione sequenziale multi-porta o sequential multi-port fuel        injection). 
     Il vantaggio dell'iniezione del carburante sequenziale è che, se        il guidatore varia la marcia all'improvviso, il sistema può rispondere        più vocemente perchè al momento in cui il mutamento accade,        deve attendere solamente l'apertura della prossima valvola di aspirazione,        invece di un giro completo del motore.
     
      Controlli del motore 
      Gli algoritmi di controllo del motore sono abbastanza complicati.        Il software deve permettere che l'auto soddisfi i requisiti di emissioni        per un centinaio di migliaia di Km o più e quelli relativi ai requisiti        di economia del carburante definiti dalle agenzie governative preposte alla        salvaguardia dell'ambiente e deve anche proteggere il motore da abusi. E        ci sono altre dozzine di requisiti ai quali essere conformi.
     L' ECU, per determinare il pulse width per ogni data condizione operativa,        usa una formula e un grande numero di tabelle di consultazione (lookup tables).      
     L'equazione sarà una serie di molti fattori moltiplicati per ogni        altro. 
     Molti di questi fattori provengono dalle tabelle. 
     Facciamo un esempio molto semplificato di calcolo dell'ampiezza di impulso        (pulse width) di un iniettore. 
     In questo esempio la nostra equazione avrà solo tre fattori, un        sistema di controllo reale può contenerne centinaia o più
     Ampiezza d'impulso = (Ampiezza d'impulso base) x (Fattore T) x (Fattore        O)
     In modo da calcolare l'ampiezza di impulso, l'ECU prima trova l'ampiezza        di impulso base in una tabella. 
     L'ampiezza di impulso base è una funzione della velocità        del motore in giri al minuto (RPM - round per minute) e carico (che può        essere calcolato dalla pressione del condotto di aspirazione). Diciamo che        il motore giri a 2,000 RPM e che il carico sia 4. Troveremo, all'intersezione        di 2000 e 4, il numero 8 che indica 8 millisecondi.
           
      
     Nel esempio seguente T e O sono parametri che arrivano dai sensori. Diciamo        che T sia la temperatura del liquido di raffreddamento e O il livello di        ossigeno. Se la temperatura del liquido di raffreddamento 100 e il livello        di ossigeno 0, la tabella di lookup ci dice che il Fattore T = 0.8 e il        Fattore O = 1.0. 
                                    a questo punto, poichè sappiamo che l'ampiezza di impulso base        è un funzione (dipende) del carico e dai giri, e che
          Ampiezza d'impulso = (Ampiezza d'impulso base) x (Fattore T) x (Fattore        O)
     l'ampiezza di impulso globale del nostro esempio sarà
      8 x 0.8 x 1.0 = 6.4 millisecondi
     Da questo semplicissimo esempio potete vedere che il sistema di controllo        esegue delle correzioni. Con un parametro O come livello di ossigeno nello        scarico, la ricerca di O nella tabella individua il punto nel quale (secondo        i progettisti del motore eh?) c'è troppo ossigeno nello scarico,        e quindi, l'ECU ridurrà il carburante.
     I sistemi di controllo reali possono avere più di 100 parametri,        ognuno con la sua tabella. Qualche parametro addirittura cambia nel tempo        per compensare i mutamenti di prestazione di componenti del motore come        il catalizzatore, ed esistono centraline adattative che immagazinano dati        via via che il motore gira in differenti situazioni. In ogni caso, a seconda        della velocità del motore, l'ECU deve fare questi calcoli anche centinaia        di volte al secondo... beh, dopotutto un computer quello fa!
     Performance Chips e rimappature
      Questo porta il discorso sui chip prestazionali o rimappature.        Ora che è un po' più chiaro come funzionano gli algoritmi        di controllo nell'ECU, possiamo capire cosa fanno i costruttori di chip        o i rimappatori per ottenere più potenza da un motore.
     I chip prestazionali, o le modifiche a quelli esistenti, sono prodotti        da società di aftermarket, e sono usati per aumentare le prestazioni        del motore. 
     Le tabelle nel chip conterranno valori che risultano in quantità        maggiori di carburante durante certe condizioni di guida. 
     Per esempio, potrebbero fornire più carburante a pieno gas per ogni        velocità del motore. Potrebbero anche mutare la temporizzazione delle        candele (c'è una tabella anche per quella).
      Poichè produttori e rimappatori di chip, a differenza dei costruttori,        non sono preoccupati con gli aspetti di affidabilità , chilometraggio        e controllo delle emissioni, o almeno non lo sono così tanto, usano        una configurazione più aggressiva nella mappatura di carburante dei        loro chip o nelle loro modifiche.