Come ottenere una carburazione ottimale su una moto a iniezione

E' comune sentire dire frasi come "il tuo motore gira magro (o grasso)", oppure si sente imputare una serie di problemi di erogazione alla "carburazione magra".

Anche i meno esperti sanno che "magro vuol dire che manca benzina"; ma QUANTA ne manca? qualè il giusto livello di benzina per avere un motore che gira bene senza diventare "grasso"?

Per le leggi della chimica sappiamo che il corretto rapporto stechiometrico per una combustione completa della benzina è 14,7:1 (1 parte di benzina 14,7 di aria)

Anni di tecnica motoristica hanno insegnato che i motori rendono meglio a rapporti più bassi tipo 13,5:1 o anche meno durante le forti accelerazioni (o in motori molti spinti o turbocompressi)

L'avvento dell'inizezione ha però orientato questo parametro verso i bassi consumi e le basse emissioni, consentendo di far girare i motori "magrissimi" a volte anche intorno a rapporti di 16:1

E qui iniziano i nostri problemi, il motore gira bene, inquina poco ma eroga male e con dei vuoti e/o seghettamenti. 

Per ovviare a tutto ciò basterebbe riportare i valori stechiometrici a quelli ottimali per le prestazioni, e si può fare, intervenendo sulla logica di gestione del motore; o internamente, sulle sue mappature, o esternamente, ingannando alcuni sensori. 

 Quello più comunemente interessato a queste attenzioni e il sensore della temperatura dell'aria aspirata.

I motivi sono tanti: corregge la carburazione ingrassandola (o smagrendola) al variare del clima, è facile da raggiungere, è facile da "taroccare" (basta variarne il valore di resistenza).

La parte difficile è il COME modificarlo, va bene aumentare la resistenza del sensore, ma di quanto? e in che modo? Adesso ve lo spiego. 

il giusto rapporto stechiometrico

Se misuriamo il rapporto stechiometrico su una recente moto a iniezione, vedremo che spesso è ben sopra il valore ottimale, risultando più magra, proprio in quei regimi in cui si avvertono vuoti di erogazione (tipicamente intorno ai 3-4000 giri)

la cosa migliore è portarlo dai valori intono ai 15:1 a valori più ricchi di benzina intorno ai 13,5:1

in parole povere un aumento percentuale della benzina del 7-10% su tutto l'arco dei giri. (vedi immagine sotto)

Il tweaking del sensore della temperatura dell'aria aspirata (IAT) è utile perchè lavora proprio in modo percentuale.

Sapendo che l'aria è più densa di circa il 3% per ogni abbassamento di temperatura di 10°C (e che la centralina di iniezione arricchisce in modo corrispondente in base a questo valore),

con una simulazione di 20-25°C in meno si avrà l'arricchimento percentuale desiderabile di circa il 7% (questo livello di intervento è variabile in base al tipo di motore).

 

grafico di un rapporto tipico di una moto (linea blu) e di quello desiderabile (+8%) per le migliori prestazioni (linea rossa).

come lo ottengo - modifica del sensore IAT

Per avere un arricchimento dell'8% della miscela aria/benzina (AFR) in questo caso devo fare sempre credere alla centralina che l'aria aspirata sia più fredda di circa 20-25°C.

e dato che il comportamento del sensore IAT non è lineare, ma forma una curva, ci vorrà un sistema di regolazione non lineare (come molti pensano, usando resistenze e potenziometri in serie) ma esponenziale, come il sensore originale (NTC).

Questa cosa è più chiara se vista graficamente con una gif animata:

Curva della IAT espressa in Ohm per gradi °C e sua manipolazione per ottenere un arricchimento dell'8% come si vede lo spostamento è sull'asse X (la temperatura) non sull'asse Y (gli ohm) come erroneamente fanno molti sistemi di tipo commerciale.

Differenze tra IAT Modificata e Centraline Esterne

Un modo rapido e diretto per ingrassare la carburazione senza tanti calcoli è mettere una resistenza in serie al sensore dell'aria, o un potenziometro per poter cambiare il valore a piacimento.

Questo è il sistema usato nelle "centraline aggiuntive", che mettono un potenziometro (o anche più di uno se sono previste regolazioni fini) in una bella scatolina, dando anche l'illusione di aver installato un apparato elettronico più sofisticato di quello che è in realtà, una resistenza.

Questi dispositivi, spesso risultano difficili da tarare in modo definitivo, e alla lunga lasciano insoddisfatto chi li adotta.

Il motivo è semplice: correggono una NTC (resistenza variabile in modo iperbolico) con una resitenza fissa e lineare. Il loro range di rendimento ottimale è limitato a determinate temperature, al di fuori delle quali escono fuori scala perdendo efficacia (col freddo) o ingrassando eccessivamente (col caldo).

Questa differenza si può vedere in modo più chiaro disegnando un grafico:

linea blu: come varia il sensore originale della moto

linea rossa: come dovrebbe variare questo sensore per dare le migliori prestazioni (fedelmente replicabile con un sensore IAT ricalcolato)

linea gialla: come varia il valore se invece si mette una centralina esterna e si varia il suo incremento agendo sulle sue regolazioni.

Per semplicità prendiamo solo il range (più comune per un uso motociclistico) che va da 0°C a 35°C.

Le due curve della IAT originale e della modifica ideale sono confrontate con la risposta di diverse resistenze fisse (o diverse posizioni di un potenziometro).

Senza un intervento di regolazione, che segua costantemente la temperatura esterna, la modifica diventa rapidamente troppo grassa o poco efficace al variare del clima.

Anche in questo caso una animazione grafica spiega il concetto meglio di tante parole.

 

Le centraline aggiuntive a resistenze e potenziometri (linea gialla) correggono la curva di risposta sull'asse sbagliato, funzionando coerentemente sono in ristretti range di utilizzo (cerchiati in rosso); questo è il motivo per cui bisogna tararli spesso, al variare del clima, se si vuole mantenere la stessa percentuale di arricchimento.

Conclusioni

Avevo scritto questo articolo come corollario a quello sulla centralina fai da te, per chi avesse voluto approfondire gli aspetti tecnici della modifica, e per chiarire perchè ho ritenuto proficuo passare ad una modifica integrata della IAT, con una NTC adeguata, invece di usare centraline esterne.

Spero che sia utile anche a chi continua a utilizzare i sistemi a potenziometri, per capire finalmente come deve regolare (sovente) la sua "centralina aggiuntiva" e avere sempre il miglior rendimento possibile.

In pratica si tratta solo di far corrispondere una temperatura ad ogni tacca del potenziometro (il valore va determinato sperimentalmente da moto a moto) e avere cura di impostarla correttamente al variare della temperatura esterna (se avete un termometro sul cruscotto sarete molto agevolati in questo).

Quando vi sarete stufati di giocare con le regolazioni, modificate direttamente il sensore IAT e risolvererete il problema alla base, perchè fa tutto da solo; sia il lavoro di arricchimento intelligente della carburazione (dagli ideali 14,7:1 agli ottimali 13,5:1), che quello di autoregolazione al variare del clima, e voi non dovrete più tarare ne aggiustare nulla.

buon lavoro e buon divertimento Saluta