Come funziona il “cervellone”... a grandi linee!

Partiamo dalla pompa posta dentro il serbatoio; questo misterioso oggetto è quello che produce quel sibilante rumore quando girate la chiave. Compito di questa pompa è quello di fornire la corretta pressione, e di conseguenza portata, all’impianto di iniezione oltre ad evitare l’emulsione di aria e combustibile. Seguendo i tubi della pompa si arriva agli iniettori, che altro non sono che delle elettrovalvole con annesso nebulizzatore. Queste elettrovalvole permettono un controllo proporzionale; in pratica non hanno solo le posizioni aperto e chiuso, ma possono anche regolare la quantità di benzina nebulizzata.

Ovviamente chi decide quando e quanta benzina deve uscire dall’iniettore è un controllore elettronico: la famigerata centralina. Questo cervellone usa una tabella a 3 dimensioni per determinare quanta benzina deve essere nebulizzata. I parametri decisonali sono; percentuale di apertura della farfalla (acceleratore o TPS [Throttle Position Sensor] se volete essere tecnici) e numero di giri del motore. Nella realtà ci sono anche altri parametri che influiscono sulla portata di benzina che viene erogata ma possiamo considerarli minori (temperatura dell’aria, ossigeno nei gas di scarico, velocità apertura farfalla, temperatura della testa posteriore, volume di aria aspirato, ecc...). Le tabelle sono due, come gli iniettori, una per cilindro. Quindi, nel funzionamento detto open-loop, o senza retroazione, dati un numero di giri e una apertura farfalla si avrà una portata della benzina corrispondente! Alla fine nulla di alieno come concetto no?!?

Poi è ovvio che la centralina gestisce anche tutte le altre funzioni a comando elettronico della moto, tra le quali anche l’anticipo dell’accensione, esattamente come succedeva sui modelli a carburatore più recenti!Alcune moto, non Sportster, a carburatore dei primi ‘90 avevano già un sensore TPS agganciato alle farfalle per gestire meglio gli anticipi.

Nozioni di base sulla carburazione... alla buona!!!

Partiamo da lontano; Combustibile (Benzina), Comburente (Ossigeno dell’aria) e Innesco (scintilla della candela), ecco cosa serve per ottenere una combustione. Se c’è troppo combustibile finisce il comburente e la combustione risulta “fredda”, oltre a sprecare della preziosa broda, si dice che siamo Grassi. Se c’è troppo comburente il combustibile si brucia tutto e viene a mancare l’effetto di moderazione della temperatura dovuto alla parte incombusta, si dice che siamo Magri. Ora, al contrario di quello che la maestra “Gigia” di turno vi ha detto, le quattro fasi del motore ciclo Otto non sono: aspirazione, compressione, scoppio e scarico; ma bensì: a aspirazione, compressione, espansione e scarico. La differenza non è così sottile, anzi è fondamentale! Non è l’esplosione dei gas di benzina a spingere il pistone, creando la cosiddetta fase utile, ma bensì la pressione esercitata dai gas presenti nell’aria aspirata, per la maggior parte Azoto (circa 78%), che si espandono per via del calore prodotto dalla combustione. La precisazione potrebbe sembrare accademica e inutile a fini pratici, in realtà serve a fare capire che nel motore le temperature giocano un ruolo fondamentale!
Se la carburazione è troppo grassa (eccesso di carburante) il carburante incombusto in eccesso raffredda troppo la camera di scoppio e parte del calore utile viene sprecato (voglio qui tralasciare gli effetti negativi sulle candele e quelli dovuti alla fuliggine carboniosa che si crea). Se la carburazione è troppo magra la combustione risulta di tipo “esplosivo” (vogliate passarmi il termine non proprio corretto): troppo calore (manca il moderatore incombusto) per troppo poco tempo (non c’è più nulla da bruciare quando c’è ancora roba da espandere); è un poco come se, invece di usare una pedalata fluida, continuaste a dare calci fortissimi ai pedali della bicicletta ottenendo poca potenza e maggiore usura. Entrambe le due situazioni sono sfavorevoli, oltre che per le specifiche situazioni che creano, per un discorso di tolleranze; i componenti dei motori sono progettati per lavorare a specifiche temperature, è per questo che vi dicono che i propulsori vanno riscaldati, più ci si allontana dalle temperature ideali più aumenta l’usura e diminuisce il rendimento.

Sentirete parlare di rapporto stechiometrico alle volte; in pratica questo parametro specifica il rapporto tra molecole di benzina e molecole di ossigeno presenti nella miscela diretta alla camera di scoppio. Nulla di arabo neanche qui!

La “fregatura” sta nel fatto che la quantità di ossigeno nell’aria cambia a seconda di dove e quando siamo! Il motore, inoltre, aspira un determinato volume di aria che, a seconda dei casi, può essere più o meno densa (avere più o meno molecole totali, non solo di ossigeno) oltre a contenere agenti “inquinanti” (a noi basterebbero azoto e ossigeno). Anche i combustibili non sono tutti uguali, e non è solo il numero di ottani a far la differenza! Insomma, sono stati scritti interi tomi di dimensioni enciclopediche, se non addirittura demenziali, sulla carburazione, i suoi effetti e le tecniche per correggerla; io, per questo articolo, credo che sia sufficiente così e non ho intenzione di dilungarmi oltre.

Sfatiamo i miti e diamo una giusta misura ai problemi!

La domanda penso più frequente a cui abbiamo risposto sul forum recita circa così: “se cambio scarico e/o filtro senza rimappare rompo qualcosa???”, e spesso il post continuava con deliri del tipo: “Il mio meccanico ha detto che rimappare serve solo ad alzare di 500 giri il limitatore”, “Il mio Dealer ha detto che se non rimappi buchi i pistoni ”, “Il mio compare mi ha detto che posso incorrere nell’ira funesta degli Dei dell’Olimpo se...”, ecc...

Ora; spero che tutti voi che leggete abbiate, se non altro vagamente, idea della differenza tra un 2T (motore a miscela... quelli facili facili da smontare perché senza valvole!) e un 4T (motore a benzina “pura”... quello delle Sportster). Anche se entrambi i tipi di motori bruciano benzina sono, a fin dei conti, abbastanza diversi. Gran parte delle paure di rotture derivanti dalla carburazione magra sono riconducibili all’esperienza sui 2T. Nel motore a Due Tempi la lubrificazione (banchi, albero, biella, canna e pistone) è completamente affidata all’olio contenuto nella miscela; potete immaginare cosa succede se non arriva abbastanza benzina e quindi, con essa, abbastanza olio! Nel Quattro tempi la lubrificazione non dipende dalla carburazione!
Il fenomeno della foratura del cielo del pistone è già raro sui due tempi e si presenta, per lo più, su motori da gara spintissimi quando portati al limite. Le temperature in camera di scoppio aumentano paurosamente, a causa del mancato raffreddamento da parte della benzina incombusta, fino a superare i 650°C (circa) e a cominciare a fondere l’alluminio, del cielo del pistone, che viene, letteralmente, espulso della luce di scarico. Anche nel 2T questo fenomeno si verifica in presenza di motori non eccessivamente magri; altrimenti la sottopotenza prodotta dalla magrezza non permetterebbe di arrivare ai regimi necessari a innescare il processo e, con buona probabilità, il motore gripperebbe in chiusura di gas molto prima del verificarsi del fenomeno!!! Per farla breve, questa è una tipica rottura da 2T iper-spinto e usato in pista! Appurato che nel 4T la lubrificazione non arriva col carburante, e quindi non è possibile grippare per carburazione magra, bisogna anche considerare che, in questo tipo di motori, il pistone viene abbondantemente raffreddato dall’olio motore che lo bagna, anche in maniera forzata, nella parte inferiore. Nel 2T il raffreddamento del pistone è, invece, compito esclusivo della miscela! Quindi, date le caratteristiche del motore e i regimi a cui lavora la foratura di un pistone è altamente improbabile, se non addirittura impossibile, nello Sportster.

Quello che succede a lavorare troppo magri nei 4T è, oltre ad una diminuzione delle prestazioni generali del motore con una erogazione più ruvida e meno lineare, un maggiore riscaldamento. Una temperatura eccessiva del motore porta a una diminuzione della vita media dei componenti che vi sono sottoposti; quindi non si parla di rotture ma, bensì, di usura leggermente accentuata. Come abbiamo visto l’olio, oltre a lubrificare e quindi moderare gli attriti, svolge anche un ruolo di raffreddamento del motore, più sono alte le temperature a cui viene sottoposto più sarà veloce il suo decadimento. Già cambiare più spesso l’olio può moderare l’aumento di usura dovuto alle temperature aumentate; e comunque male non fa per diversi motivi. Anche la scelta di un olio sintetico al posto del minerale o semisintetico può aiutare; i sintetici sopportano meglio le alte temperature. Anche il radiatore dell’olio può, oltre ad aumentare la capacità dell’impianto in termini di decilitri, aiutare a mantenere più a lungo le caratteristiche originarie del lubrificante.

C’è inoltre da tenere in cosiderazione che le nostre Sportster, come ogni moto moderna, già da originali sono troppo magre, senza nessun nostro intervento, questo fatto è dovuto alle norme anti-inquinamento, giuste o no che le consideriamo, alle quali i costruttori devono sottomettersi. Tali norme sono particolarmente invasive e rigide (io direi anche assurde) soprattutto per ciò che concerne la parte bassa del contagiri; dove il rischio di fare danni, anche solo minimi, è pressoché nullo! Vi rivelo già da ora che, a regime “passeggio”, le nostre moto sono “autoadattative”, entro certi limiti comunque sufficentemente ampi, e quindi se vi preoccupate della carburazione solo dopo aver toccato filtro e/o scarico lo fate troppo tardi! Il cambio di comportamento che queste innocue “modificuccie” provocano è dovuto alla modificazione dei flussi dei gas più che alla carburazione irrilevantemente sballata!

Quindi, volendo riassumere e ribadire, non c’è da preoccuparsi che scarichi e filtri possano produrre danni al motore imputabili alla carburazione.

Ora, prima di continuare a parlare della, non necessaria ma utile, “rimappatura” ci tenevo a precisare che: anche una carburazione eccessivamente grassa può provocare danni, particolarmente gravi per il 4T. Siamo sempre nei casi limite, per carità, ma per amor del vero è giusto citare queste possibilità! Mentre nel 2 tempi una carburazione eccessivamente ricca provoca una imbrattatura della candela e, al limite, può mandarla in corto (l’isolate ceramico si impregna) rendendola inutilizzabile. Nel 4T i residui carboniosi, originati alla lunga da questa condizione, possono minacciare seriamente la tenuta e il corretto funzionamento delle valvole; vi ricordo che per smerigliare le sedi valvole si deve levare la testa con tutto quello che ne consegue... non cambia molto dal farle lavorare troppo al caldo! Volendo andare oltre si può arrivare al caso limite in cui la troppa benzina incombusta, complice magari qualche accensione persa a causa della candela umida, non viene espulsa dallo scarico ma comincia a trafilare, attraverso le fasce e i raschiaoli, magari non più nuovissimi, nel carter... alla fine ti ritrovi con miscela al posto dell’olio, cosa non molto gradevole! Per quello che ve ne può importare; questo è quello che provoca il fenomeno di innalzamento del livello dell’olio tipico di certi monocilindrici.

Lungi da me voler infilare altri timori nelle meningi dei fratelli, questo discorso è solo per dirvi che; se dovete rimappare alla carlona, come già sperimentato da qualcuno, meglio lasciar perdere!!!

Riguardo ai delaer, che dovrebbero essere seri professionisti e anche appassionati di meccanica, meglio sempre ricordarsi che son commercianti e, in quanto tali, da quello che hanno in casa e in testa devono sempre ricavare il massimo... insomma, per citare la saggezza popolare: “È come domandare all’oste se ha il vino buono!”. Il mio consiglio è sempre quello di sentire il maggior numero di campane possibili e, in ogni caso, ragionarci visto che non c’è nulla di alieno!

Il closed-loop

Si sente spesso dire che le Sportster sono “autoadattative”; tale affermazione è, con le dovute precisazioni, assolutamente vera.

Se una cosa si deve autoadattare lo farà, indubbiamente, in base a dei parametri. Il parametro sul quale si basa l’autoregolazione della carburazione dello Sportster, ma non solo, è la quantità d’ossigeno presente nei gas di scarico. Le sonde lambda servono proprio a rilevare la percentuale d’ossigeno presente nei gas esausti; in particolare il valore lambda che dipende dal rapporto stechiometrico della miscela aria/benzina.

Fino a 4500 giri al minuto e non oltre il 60% dell’apertura della farfalla, a meno di eventuali errori diagnostici presenti (e.g. PO131 e PO15: malfunzionamento sonde anteriore/posteriore), l’elettronica dello Sportster non usa la classica mappa statica a tre dimensioni per determinare la quantità di benzina da iniettare ma, bensì, si regola sulla lettura delle sonde, al fine di ottenere e mantenere un valore di lambda predefinito. Quindi, nel range d’azione del closed-loop, nè le condizioni ambientali, nè quelle del filtro dell’aria, nè il tipo di carburante possono variare il rapporto stechiometrico. Il valore di lambda predefinito è pensato per l’ottimale funzionamento dei catalizzatori (a cui piacciono le alte temperature) e per l’adeguamento alle norme norme anti-inquinamento; cosa che purtroppo con coincide con il rapporto stecchiometrico ottimale per il motore che, così, lavora troppo magro.

Il closed-loop (alias: retroazione, autotune, autoadattazione, ecc...) ci consente, entro certi limiti che comunque comprendono la maggior parte dei dispositivi comunemente montati, di poter cambiare filtro e scarichi senza modificare rilevantemente la carburazione nel suo campo d’azione.

Come rimane un fatto innegabile che le Sportster siano troppo magre già da originali, così pure è innegabile che questo sistema sia davvero utile... soprattutto visto che “imbrogliarlo”, e farlo lavorare a nostro favore, è un sollazzo da pargoli!

La prossima settimana verrà pubblicata la terza ed ultima parte di questo articolo dedicato alla centralina e descriverà le 4 possibilità da seguire per incrementare le prestazioni del motore agendo sulla centralina. Stay tuned!

Il vostro amichevole mesillo di quartiere.

Alberto Mesin

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