Tutto ha inizio a cavallo tra gli anni ‘80 e gli anni’90. Prima con la diffusione della iniezione elettronica sui motori a benzina aspirati e turbo, poi, dai primi anni ‘90, iniziano a diffondersi i controlli elettronici anche sui sistemi di iniezione Diesel. I più giovani forse ignorano che prima di questa epoca sopra citata, i motori Diesel avevano esclusivamente sistemi di iniezione meccanica, mentre i motori a benzina utilizzavano i carburatori per la preparazione della miscela aspirata poi dal motore attraverso i collettori di aspirazione. Per un certo periodo, alcune case automobilistiche hanno anche prodotto motori con iniezione (indiretta) meccanica di benzina ma è stato un sistema poco diffuso.
I sistemi di iniezione a controllo elettronico sui motori a benzina.
Iniezione indiretta di benzina single-point
Fino agli anni ‘90, sono stati prodotti motori a benzina aspirati che utilizzavano una sorta di carburatore con singolo iniettore di tipo elettromagnetico controllato da semplificate centraline ECU. Il dosaggio della benzina era sicuramente più accurato rispetto all’alimentazione con carburatore, tuttavia, la precisione e le perdite fluidodinamiche non consentivano prestazioni ottimali e nemmeno un controllo abbastanza accurato in termini di emissioni nocive. Questi motori sono usciti di produzione a favore di altri con sistemi di iniezione più sofisticati;
Iniezione indiretta di benzina multi-point
Si tratta di sistemi di iniezione (ancora in largo uso al momento in cui scriviamo) nei quali vi è un iniettore per ogni cilindro, tali elettro-iniettori sono posti sul collettore di aspirazione di ogni cilindro in prossimità della testata motore. I sistemi di iniezione sequenziale, calcolano la quantità di benzina da iniettare per ogni ciclo del motore e per ogni cilindro. La miscela aria/benzina viene preparata nell’ultima parte del condotto di aspirazione, poco prima di arrivare alla valvola (o alle valvole) di aspirazione.
Iniezione diretta di benzina
Si tratta (al momento in cui scriviamo) di un sistema in fase di diffusione e che rappresenta la massima tecnologia in termini di prestazioni, consumi, emissioni. Il sistema ha praticamente lo stesso funzionamento di un common-rail Diesel ma con pressioni di alimentazione circa 10 volte più basse. I motori a benzina – a oggi – hanno pressioni di iniezione di circa 200 bar, mentre i common rail di ultima generazione possono lavorare con pressioni di iniezione attorno ai 2000 bar.
I primi sistemi di controllo elettronico iniezione su motori Diesel
Bosch è stata antesignana di questa epoca tecnologica con la produzione delle elettroniche di controllo motore. Tra i primi costruttori di motori e marchi automobilistici possiamo citare la italiana VM di Cento (Ferrara) che ha prodotto il primo motore turbodiesel a controllo elettronico.
Tale motore, denominato Turbotronic, è un 2.5 litri a 4 cilindri con aste e bilancieri (quindi senza alberi a camme in testa), iniezione indiretta con pompa rotativa a controllo elettronico, turbocompressore con waste-gate ed intercooler aria-aria. La centralina di controllo motore riceve in ingresso i segnali provenienti dalla posizione pedale acceleratore, temperatura aria, temperatura gasolio (integrato nella pompa iniezione), sensore di fase, sensore di giri, temperatura motore, pressione atmosferica, pressione turbo. In uscita, il controllo prevede il pilotaggio PWM del solenoide regolazione mandata gasolio, elettrovalvola fase iniezione, modulatore ricircolo gas di scarico (EGR).
Il Turbotronic è stato impiegato da vari costruttori automobilistici, tra questi Alfa Romeo, Rover (sulla 825 SDI), Jeep, Chrisler ecc. BMW presentò sul mercato i raffinati 6 cilindri delle 325/525/725tds, motori da 2,5 litri a 6 cilindri in linea alimentati da analoga pompa di iniezione rotativa a 6 uscite con centralina di controllo motore prodotta da Bosch, anche Rover, sulle 220/420/620SDI impiegò questo tipo di pompa di iniezione sui suoi 2 litri a 4 cilindri turbodiesel con potenza di 105cv (sul quale vi era anche il comando elettrico della valvola waste-gate del turbocompressore a geometria fissa).
Il gruppo VW, Audi, Seat, Skoda, immette sul mercato il primo 1900TDI con turbocompressore a geometria variabile (VNT) con potenza di 110cv; questo motore, cosi come la versione da 90cv che utilizza un turbocompressore tradizionale, utilizza il controllo elettronico della pompa di iniezione rotativa (in questo caso ad iniezione diretta) con centralina EDC prodotta da Bosch. Anche Renault propone poco dopo dei 1900 turbodiesel che impiegano questo sistema di iniezione a controllo elettronico. Praticamente tutti questi motori, utilizzano centraline EDC con EPROM che richiedono lo smontaggio, la cancellazione e la riscrittura delle mappe interne per ottenere incrementi di prestazioni.
Ecco che inizia a diffondersi il tuning elettronico, chiamato anche elaborazione elettronica.
Nelle prime versioni di centraline controllo iniezione, i software sono immagazzinati in memorie di tipo EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory), circuiti integrati formati da celle di memoria (64Kbyte, 128Kbyte, 256Kbyte ecc.) che possono essere cancellati attraverso l’esposizione a luce UV e successivamente riscritte con i nuovi parametri di gestione iniezione ed eventuale sovralimentazione; da qui il nome di rimappatura della centralina elettronica. L’operazione richiede la dissaldatura delle EPROM (di solito sono 2) dalla centralina motore, la riprogrammazione di queste su uno specifico banco di scrittura memorie, e la successiva ri-saldatura sulla PCB della centralina. L’operazione è delicata e richiede specifiche attrezzature, oltre a una profonda conoscenza della materia in termini di software gestione motore.
Rimappatura centralina attraverso riscrittura delle EPROM
Queste premesse sono necessarie per capire che dagli anni ‘90, praticamente tutti i motori in circolazione, alimentati a benzina o a gasolio, dispongono di una centralina di controllo motore denominata ECU (EDC su alcuni Diesel). In questa centralina, sono memorizzati tutti i parametri di gestione del motore (iniezione, fase, pressione, temperature, limitatori, accessori ecc).
Rimappatura centralina attraverso riscrittura delle EEPROM o E2PROM
Nelle successive evoluzioni di centraline controllo motore, le datate EPROM vengono sostituite da più versatili EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) che, come dice la sigla, possono essere riscritte elettricamente senza la necessità di essere esposte alla luce UV per la fase di cancellazione. Su queste centraline è possibile riscrivere i dati memorizzati nelle memorie collegando alcuni terminali elettrici ad un programmatore di memorie collegato ad un PC che contiene i nuovi file da riscrivere. Normalmente questa operazione viene chiamata rimappatura centralina in BDM e richiede – come per le precedenti tipologie - l’apertura della centralina ECU (manomissione) per la connessione di alcuni terminali di programmazione. L’operazione è delicata e richiede specifiche attrezzature, oltre a una profonda conoscenza della materia in termini di software gestione motore. Anche questo tipo di rimappatura centralina lascia segni indelebili di manomissione.
Rimappatura seriale centralina ECU
Le evoluzioni successive, portano alla progettazione di centraline controllo motore che dispongono di una porta seriale (OBD) attraverso la quale è possibile leggere le mappature originali e caricarne di nuove dopo averle modificate attraverso specifici software ed interfacce da connettere ad un PC. Anche questa operazione è molto delicata in quanto vi è il rischio di modificare pericolosamente alcuni punti di controllo limitatori che hanno lo scopo di preservare il motore da danni meccanici causati da eccessive sollecitazioni termiche e meccaniche. Inoltre, in molti casi, le fasi di riscrittura seriale della centralina ECU vengono registrate in maniera indelebile in specifici contatori che hanno lo scopo di verificare eventuali manomissioni del software, generalmente, per tutelare la garanzia motore del costruttore.
Alternative alla rimappatura della centralina elettronica.
Per ottenere importanti incrementi di potenza e di coppia (quindi di prestazioni), esistono alternative alla riprogrammazione della centralina motore (che come abbiamo detto presenta delle complicazioni in termini di tracce di manomissione indelebili). Il sistema in questione si avvale di installazione di elettroniche ausiliarie (chiamate centraline aggiuntive o moduli aggiuntivi) che non vanno a modificare minimamente le caratteristiche della centralina ECU/EDC. Queste centraline si montano semplicemente innestando dei connettori di tipo automotive su alcuni sensori ed attuatori presenti sul sistema di alimentazione e sovralimentazione del motore. In pratica, in base al tipo di impianto iniezione, basta sganciare alcuni connettori presenti sul cablaggio motore originale, ed innestare in serie (come fossero delle prolunghe elettriche) i connettori in dotazione con la centralina aggiuntiva. Le migliori centraline aggiuntive, quelle realmente in grado di incrementare sensibilmente potenza e coppia in tutta sicurezza, sono di tipo digitale e devono poter intervenire su più punti del controllo motore in modo da creare una preparazione della miscela aria/benzina o aria/gasolio che sia ottimale per le prestazioni ma anche per i consumi e le emissioni. La qualità e la tecnologia delle centraline aggiuntive per auto sono determinanti anche sotto l’aspetto della affidabilità e della durata del motore. Pur rimanendo la centralina ECU o EDC attiva nel controllare tutti i parametri motore per preservarne l’integrità, la centralina aggiuntiva deve essere prodotta da una azienda con grande esperienza e know-how nel settore del tuning elettronico.
Vantaggi delle centraline aggiuntive rispetto alla rimappatura EPROM, BDM, OBD.
Pur rimanendo una soluzione preferibile per auto impiegate in pista, la rimappatura della centralina ECU o EDC presenta i già citati problemi legati in particolare alla manomissione irreversibile della unità elettronica di controllo motore. Questa, una volta aperta o anche riscritta quando possibile via OBD, lascia tracce che possono far decadere la garanzia del costruttore. Altro svantaggio è la difficoltà (e di solito relativi costi) nel ripristinare le prestazioni di serie, in quanto richiedono un ulteriore visita da preparatore che ha effettuato l’elaborazione elettronica. Le centraline aggiuntive di qualità, possono essere installate e rimosse con altrettanta facilità, il tutto senza lasciare traccia del suo utilizzo. Le centraline aggiuntive possono essere attivate e disattivate da semplici interruttori, telecomandi o – nelle più evolute – da APP installate su Smartphone. Possono inoltre essere regolate in base alle proprie esigenze e (se con stesso impianto di iniezione) possono anche essere riutilizzate su altre auto.
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