Gli iniettori sono componenti fondamentali dei sistemi di alimentazione dei motori a combustione interna, sia a benzina che Diesel. Sono progettati per erogare carburante (benzina, gasolio, idrogeno) all’interno della camera di combustione (si parla di iniezione diretta), o nel condotto di aspirazione (iniezione indiretta), in modo controllato e preciso.
L’iniezione avviene in momenti specifici del ciclo di lavoro del motore per garantire una combustione efficiente e ridurre le emissioni inquinanti. Sulle moderne vetture è elettronica, mentre la versione precedente viene definita meccanica. Si approfondiranno entrambe le tipologie.
Indice
Come sono fatti gli iniettori
Sebbene la progettazione esatta degli iniettori possa variare a seconda del tipo di motore e del sistema di iniezione utilizzato, di seguito sono elencati i componenti che li accomunano:
- corpo dell’iniettore: è il corpo principale e ospita gli altri componenti interni. È realizzato solitamente in metallo ad alta resistenza per sopportare le elevate pressioni del sistema di alimentazione del carburante;
- bobina solenoide: nella maggior parte dei sistemi di iniezione elettronica, il controllo è affidato a una bobina solenoide. Essa genera un campo magnetico quando viene alimentata elettromagneticamente dall’unità di controllo del motore (ECU), permettendo di aprire e chiudere il foro di iniezione;
- ago dell’iniettore: è un componente mobile che si muove all’interno del sedile dell’iniettore. L’ago si solleva o si abbassa in risposta al segnale elettrico dalla bobina solenoide, controllando così il flusso di carburante attraverso il foro;
- sedile dell’iniettore: è una superficie di tenuta all’interno del corpo dell’iniettore dove l’ago si posiziona quando è chiuso. Impedisce la fuoriuscita del carburante quando l’ago è chiuso, garantendo così una corretta dosatura del carburante;
- alcuni iniettori sono dotati di un filtro per il carburante integrato per prevenire l’ingresso di impurità nel sistema di alimentazione del motore. Può essere posizionato all’ingresso dell’iniettore o del corpo stesso;
- orifizio di iniezione: è il punto attraverso cui il carburante viene spruzzato nella camera di combustione del motore. È progettato per atomizzare il carburante in particelle molto piccole per una combustione efficiente;
- connettore elettrico: è il punto di connessione elettrica tra l’iniettore e l’ECU del motore. Grazie ad esso, la centralina invia segnali elettrici alla bobina solenoide per controllare l’apertura e la chiusura dell’iniettore.
Come funziona l’iniezione elettronica
Il processo di iniezione del sistema elettronico inizia con il rilevamento di varie condizioni operative del motore da parte di sensori dedicati. Questi ultimi includono il sensore di posizione dell’albero a camme, quello di posizione della valvola farfalla, quello di temperatura del motore, il sensore di pressione del collettore e altri. Forniscono informazioni vitali alla centralina elettronica per determinare il momento e la quantità ottimale di carburante da iniettare.
Basandosi sui segnali provenienti dai sensori del motore, l’ECU calcola la quantità di carburante necessaria per ottenere la prestazione desiderata e rispettare le normative sulle emissioni. Questo calcolo tiene conto di vari fattori, come il carico del motore, la velocità, la temperatura del propulsore e altri parametri operativi.
Una volta fatto ciò, la centralina controlla gli iniettori utilizzando una bobina solenoide attivata elettromagneticamente in base al segnale inviato dall’ECU. Quando la bobina è attivata, l’ago dell’iniettore si solleva, consentendo al carburante di fluire attraverso l’orifizio, finendo in camera di combustione. Il tempo di apertura dell’iniettore è calcolato dall’ECU in base alle condizioni operative del motore.
Il carburante iniettato viene atomizzato in piccole goccioline durante il processo di iniezione. Questo è importante per garantire una miscelazione efficace del combustibile con l’aria all’interno della camera, migliorando così l’efficienza della combustione e riducendo le emissioni inquinanti.
Il sistema di iniezione elettronica è in grado di adattarsi dinamicamente alle variazioni delle condizioni di guida e dell’ambiente. Ciò significa che può regolare continuamente il tempo di iniezione del carburante in tempo reale per ottimizzare le prestazioni del motore, il consumo di carburante e le emissioni, indipendentemente dalle variazioni delle condizioni di guida o delle condizioni atmosferiche.
L’iniezione meccanica era un sistema più tradizionale che aveva lo stesso scopo di quella elettronica attualmente in uso. Tuttavia, il funzionamento era completamente differente. Si basava principalmente sulla pressione del combustibile generata meccanicamente e sulle azioni di componenti fisici per controllare il flusso di carburante.
Il processo inizia con una pompa di iniezione meccanica, collegata direttamente al motore e azionata meccanicamente da un albero a camme o da un altro meccanismo collegato al gruppo propulsore. La pompa è responsabile di generare una pressione elevata nel sistema di alimentazione del carburante per spingere il combustibile attraverso gli iniettori.
Il controllo del momento e della quantità di iniezione del carburante era principalmente basato su componenti meccanici, come camme, valvole di controllo e sistemi di collegamento meccanico. Essi regolano manualmente il flusso di carburante in base alla posizione e al regime di rotazione. La pompa di iniezione è collegata a un distributore, che suddivide il flusso di carburante in diverse linee di alimentazione per ciascun cilindro del motore. Esso è sincronizzato con il movimento dell’albero a camme per garantire l’iniezione del carburante al momento opportuno durante il ciclo di funzionamento.
Gli iniettori sono azionati meccanicamente da un pistone. Quando viene applicata la pressione corretta, l’iniettore si apre, consentendo al carburante di fluire attraverso l’orifizio nella camera di combustione. Il tempo di iniezione del carburante è determinato principalmente dalla geometria delle camme sull’albero a camme, che regolano l’apertura e la chiusura degli iniettori in sincronia con il ciclo di lavoro del motore. Questo tempo è generalmente preimpostato e non può essere facilmente modificato durante il funzionamento del gruppo propulsore. Trattandosi di un sistema meccanico, era meno preciso degli attuali sistemi elettronici. L’introduzione dell’elettronica moderna ha consentito di avere dei motori meno inquinanti, più potenti e, dunque, più efficienti.
