L’iniezione di carburante è stata standard sui nuovi veicoli sin dagli anni ’80, quando il carburatore ha finalmente fatto la fine del dinosauro. L’iniezione di carburante significa minore manutenzione rispetto ai carburatori, migliore risparmio di carburante, emissioni migliori e misurazione del carburante più precisa grazie al modulo di controllo del gruppo propulsore (PCM).
Esistono due sistemi principali per l’iniezione di carburante: iniezione multipoint (MPFI) e iniezione diretta di benzina (GDI). Qual è la differenza?
MPFI VS GDI
In un sistema di iniezione del carburante multipunto, ogni cilindro è alimentato dal carburante da un iniettore montato nel collettore di aspirazione, leggermente a monte della valvola di aspirazione. I motori MPFI possono essere sequenziali (con ogni impulso di carburante cronometrato dal PCM), batch (con l’alimentazione del carburante che viaggia ai cilindri in gruppi) o continua.
GDI, invece, inietta il carburante direttamente nella camera di combustione con un iniettore a valvola a spillo. Il carburante ad alta pressione viaggia lungo una comune rotaia del carburante fino a un accumulatore e una valvola di sfogo mantiene la pressione attraverso il sistema e restituisce il carburante in eccesso nuovamente nel serbatoio del carburante.
I solenoidi controllano l’apertura e la chiusura di ogni iniettore. Sebbene GDI consenta una misurazione del carburante più precisa, è anche più complessa e costosa, con iniettori e altri componenti esposti a più calore e stress. Tuttavia, insieme a innovazioni come sovralimentazione, turbocompressione e fasatura variabile delle valvole, GDI può aiutare un motore di piccola cilindrata a sviluppare potenza come un motore molto più grande.
STORIA DI GDI
L’iniezione diretta di benzina risale infatti agli albori del motore a combustione interna. I motori degli aerei provenienti dalla Germania e dagli Stati Uniti utilizzavano entrambi GDI nella prima e nella seconda guerra mondiale, e la Mercedes 300SL fu la prima auto sportiva di produzione ad usarla nel 1955. Chevrolet offrì un 283 V8 a iniezione nel 1957, sebbene il sistema di iniezione meccanica fosse un problema incline.
Negli anni ’70, AMC e Ford sperimentarono entrambi i sistemi GDI per i loro motori. Il sistema di AMC utilizzava controlli meccanici per rispondere al carico e al flusso d’aria attraverso la testa del motore, mentre la configurazione Ford utilizzava l’elettronica per regolare l’erogazione del carburante. Il sistema Ford GDI era problematico poiché i processori ei sensori per l’elettronica erano ancora tecnologie emergenti e gli ingegneri avevano problemi a far sì che i motori rispettassero gli standard sulle emissioni.
Negli anni ’90 e 2000, i sistemi GDI stavano rapidamente diventando la norma sia per i veicoli domestici che per le importazioni.
POTENZIALI PROBLEMI CON GDI
Idealmente, sia che l’erogazione del carburante sia gestita da GDI, iniezione multipunto o carburatore, l’obiettivo dovrebbe essere il carburante atomizzato: una nebbia di carburante e aria intrecciate. I sistemi GDI hanno tre modalità di base:
- Combustione ultra magra o carica stratificata, ovvero quando il motore è a velocità di crociera o in decelerazione. Durante la combustione ultra magra, il carburante entra nel cilindro nelle ultime fasi della corsa di compressione e la combustione avviene in una cavità sul cielo del pistone, mantenendo il fronte di fiamma lontano dalle pareti del cilindro.
- Modalità stechiometrica, con una miscela omogenea di carburante / aria iniettata durante la corsa di aspirazione per una combustione ottimizzata e basse emissioni che vengono ulteriormente ripulite dal convertitore catalitico.
- Piena potenza, che entra in gioco durante le forti accelerazioni o in salita e comporta una miscela di carburante più ricca.
Il design della testa di alcuni motori GDI, con il carburante spruzzato direttamente nel cilindro anziché attraverso un plenum del collettore di aspirazione, ha portato all’accumulo di carbonio sulle valvole e una condizione di funzionamento a caldo su molti motori. In alcuni casi, l’accumulo di carbonio e la cattiva respirazione sono arrivati a un punto in cui la valvola di aspirazione è arroventata e la testa della valvola si separa effettivamente e cade nel cilindro, distruggendo rapidamente il pistone. Il carbonio può anche rompersi in pezzi e bruciare, provocando un rumore metallico e una preaccensione.
Alcuni sistemi GDI tendono anche a una scarsa atomizzazione del carburante / aria a causa di problemi con il design del cielo del pistone e il modello di vortice durante la corsa di aspirazione. In questi casi, il carburante può mescolarsi con l’olio sulle pareti del cilindro e accendere l’olio dal fronte della fiamma, causando usura e consumo eccessivo di carburante. Altri hanno problemi di ventilazione del basamento che possono provocare goccioline di olio che si fanno strada nelle camere di combustione.
OLIO MOTORE E MOTORI GDI
I produttori ora richiedono gradi e viscosità specifici di olio sintetico per i nuovi motori (spesso viscosità piuttosto sottile) e li richiedono per motivi specifici. Gli ingegneri progettano questi motori per utilizzare questi tipi di olio, quindi è molto importante rispettare le specifiche del produttore sia per il tipo di olio che per gli intervalli di cambio dell’olio. Ciò aiuterà a evitare problemi come l’accumulo di carbonio o la morchia.
I motori moderni sono progettati per utilizzare olio sintetico (spesso a una viscosità piuttosto bassa per un attrito ridotto e una maggiore efficienza) per una migliore protezione. Questi tipi di oli sono stabili alle alte e basse temperature, il che significa che non si decompongono come gli oli convenzionali.
L’olio sintetico potrebbe essere più costoso per litro, ma quella spesa extra è più che compensata dal fatto che non cambierai l’olio così spesso. Non solo l’olio motore corretto e l’intervallo di cambio dell’olio sono vitali per la salute del motore, qualsiasi deviazione da questo annullerà la garanzia
Pulizia GDI
Sappiamo che l’accumulo di carbonio nei motori GDI può essere un problema, a causa del fatto che la benzina non viene a contatto con le valvole e lava via i depositi. A parte uno smontaggio del motore, il modo migliore per prevenire i depositi di carbonio in questi motori è utilizzare un additivo per carburante specializzato.
Il GDI IVD Intake Valve Cleaner di CRC, ad esempio, contiene detergenti e solventi che rompono il carbonio, nonché eventuali depositi di vernice sugli iniettori stessi. Altri fantastici prodotti GDI sono disponibili da SeaFoam, Lucas e Berryman: basta usare una bottiglia prima che il cambio dell’olio sia in arrivo.
