Verso la metà degli anni '80, il lungo regno del carburatore cominciò a tramontare con l'emergere di un nuovo metodo di rifornimento. Il sistema di iniezione elettronica del carburante (EFI), molto più efficiente ed economico del suo predecessore, iniziò ad essere ampiamente utilizzato nella produzione di veicoli e prevale fino ad oggi.

Si trattava di un sistema elettronico integrato che misurava, adattava e controllava con precisione tutte le fasi dell'iniezione di carburante nel motore. L'intero processo è stato ottimizzato attraverso un'unità di controllo elettronico (ECU) che ha ricevuto dati da diversi sensori ed eseguito complessi calcoli matematici per, tra le altre cose, mantenere la migliore miscela aria/carburante possibile, indipendentemente da fattori esterni.

Il motivo della rapida diffusione dell'iniezione elettronica è dovuto a diversi motivi:

Inoltre, il principale concorrente del sistema elettronico era il vecchio carburatore, che facilitò notevolmente l'adozione su larga scala dell'iniezione elettronica.

Prima di addentrarci nel complesso ed affascinante sistema di iniezione elettronica, è necessario comprendere il funzionamento del sistema a carburatore e quello dell'iniezione elettronica, nonché le loro principali differenze.

I carburatori forniscono il controllo del carburante con mezzi dinamici, dove una differenza di pressione controlla il flusso di carburante insieme alla rotazione delle valvole di controllo del flusso d'aria. Il rapporto tra il flusso d'aria e il flusso di carburante è essenzialmente regolato meccanicamente.

Nel corso degli anni sono stati utilizzati vari metodi nel tentativo di fornire un modo per compensare le diverse condizioni operative nei sistemi a carburatore. Nessuno di questi metodi era efficiente quanto l’iniezione elettronica.

Nel sistema di iniezione elettronica viene eliminato il carburatore. La regolazione del flusso d'aria continua ad essere effettuata utilizzando una farfalla o una valvola, tuttavia la quantità di carburante utilizzato è controllata elettronicamente dal sistema. La proporzione di carburante e aria fornita al motore può essere regolata in modo indipendente.

L'EFI fornisce la miscela aria/carburante richiesta in base alle informazioni fornite da vari sensori, tra cui il sensore della temperatura dell'aria, il sensore della temperatura del motore, il sensore della pressione del collettore, il sensore dell'ossigeno, il sensore del numero di giri e il sensore della posizione dell'acceleratore.

Un'unità di controllo elettronica (ECU) esegue i calcoli necessari per ottimizzare sia l'alimentazione del carburante che il sistema di accensione. L'EFI consente la regolazione continua del rapporto aria/carburante in base alle condizioni operative (altitudine e temperatura) e ai requisiti del motore (apertura dell'acceleratore, avviamento a freddo, avviamento a caldo, ecc.).

I motori dotati di iniezione elettronica offrono generalmente maggiore potenza e coppia rispetto ad una versione dello stesso a carburatore. Nei carburatori è difficile ottimizzare potenza/coppia nelle varie gamme di velocità di rotazione, mentre i sistemi EFI sono in grado di adattarsi durante tutti i cicli operativi.

Inoltre, l'iniezione elettronica può contemporaneamente compensare altri fattori per mantenere prestazioni ottimali. Normalmente i motori a iniezione producono da 5% a 10% in più di energia rispetto alla versione con carburatore.

Se il cuore di un’auto è il motore, possiamo dire che il suo cervello è l’unità di controllo del motore (ECU). L'ECU ottimizza le prestazioni del motore prendendo decisioni basate sui dati raccolti attraverso i sensori che compongono il sistema di iniezione elettronica. Questa unità centrale ha il compito di svolgere quattro funzioni fondamentali per il funzionamento del veicolo:

Prima di entrare nei dettagli su come la ECU svolge i suoi compiti, ripercorriamo il percorso seguito da una goccia di benzina che viene immessa nella tua auto. Nel serbatoio il carburante viene aspirato da una pompa elettrica. Questo dispositivo invia la benzina attraverso linee di carburante rigide al tubo del distributore.

Un regolatore di depressione all'estremità del tubo distributore assicura che la pressione del carburante nel tubo rimanga costante rispetto alla pressione di ingresso e rimanda l'eccesso al serbatoio. Immediatamente collegate a tutti i distributori ci sono le valvole di iniezione, che rimangono chiuse finché la ECU non decide di inviare carburante ai cilindri.

Tipicamente, le valvole di iniezione hanno due connessioni. Uno è collegato alla batteria tramite un relè di attivazione e l'altro è collegato alla centralina. Quando la ECU decide di inviare carburante alla camera di combustione, invia un impulso elettrico all'iniettore, che chiude il circuito e provvede al passaggio di corrente elettrica al solenoide.

Il magnete nella parte superiore dello stantuffo viene attratto dal campo magnetico generato dalla corrente nel solenoide, provocando l'apertura della valvola. Una volta raggiunta l'alta pressione nel collettore, l'apertura della valvola invia il carburante ad alta velocità attraverso la punta di spruzzo dell'iniettore. Il tempo durante il quale la valvola sarà aperta e, di conseguenza, la quantità di carburante inviata al cilindro, dipende dall'ampiezza dell'impulso inviato dalla ECU.

Quando si preme il pedale dell'acceleratore, il sensore di posizione dell'acceleratore invia un segnale alla ECU. Il sensore di pressione del collettore determina quanta aria entra nel collettore di aspirazione e inoltra questa informazione anche all'unità di controllo. L'ECU utilizza queste informazioni per decidere quanto carburante deve essere iniettato nei cilindri per mantenere la miscela stechiometrica.

Il computer utilizza continuamente la verifica della posizione della valvola a farfalla per misurare la quantità di aria immessa nel sistema al fine di regolare l'impulso elettrico inviato alle valvole di iniezione, garantendo che venga introdotta la giusta quantità di carburante.

Inoltre, l'ECU utilizza il sensore dell'ossigeno per scoprire quanto ossigeno è presente nello scarico. Il contenuto di ossigeno nei gas di scarico fornisce un'indicazione sulla qualità della combustione della miscela. Tra la posizione dell'acceleratore, la pressione del collettore e i sensori del misuratore di ossigeno, il computer mette a punto l'impulso che trasmette alle valvole di iniezione.

Per funzionare perfettamente, la corrente elettrica destinata alle candele deve essere fornita in punti ben precisi all'interno del ciclo di funzionamento del motore. La scintilla, prodotta attraverso la candela, è ottimizzata in relazione alla posizione del pistone. Ciò consente al motore di assorbire la massima quantità di lavoro dai gas in espansione risultanti dalla combustione.

Basandosi sui dati del sensore di posizione del cilindro, noto anche come sensore di rotazione e degli altri sensori sopra citati, la ECU determina quando attivare la bobina e, di conseguenza, le candele. L'ECU riceve continuamente informazioni dal sensore RPM e le utilizza per ottimizzare l'accensione.

È un sistema molto complesso, con molti componenti che lavorano insieme. Per questo motivo abbiamo riportato un piccolo diagramma semplificato con tutti i membri del sistema e le rispettive posizioni nel ciclo operativo.

Nonostante tutta la loro complessità e genialità, i sistemi di iniezione elettronica del carburante sono intrinsecamente più affidabili di quelli a carburatore. Ciò deriva dalla sua capacità di mantenere rapporti aria/carburante ottimali durante l'intero ciclo operativo. Si eliminano stalli imprevisti del motore, candele eccessivamente usurate e altri problemi legati a miscele sproporzionate.

I carburatori tendono a richiedere più manutenzione e richiedono regolazioni costanti. I motori dotati di sistema di iniezione elettronica del carburante rimangono costantemente in perfetta sintonia. Ciò non solo migliora l'affidabilità, ma riduce anche la quantità di manutenzione ordinaria necessaria per ottenere prestazioni soddisfacenti.