Sostituzione degli iniettori: ottimizzazione senza interventi elettronici (Articoli)

La funzione degli iniettori, tra le altre, è quella di nebulizzare il carburante iniettato.

Per ottenere buone prestazioni di emissione con una bassa quantità di fuliggine, è necessaria una nebulizzazione molto fine, che può essere realizzata solo con piccoli fori degli iniettori in relazione alla portata della pompa.
Grazie a questa interpretazione degli iniettori TDI, che crea un marcato "effetto di accumulo" davanti agli ugelli, si raggiungono pressioni di iniezione superiori a 1000 bar anche nei motori VP37 (con il supporto intenzionale di effetti di onda di pressione nell'alta pressione del sistema), ma solo nella gamma di giri più elevata, poiché la velocità di pompaggio dipende direttamente dalla velocità del motore, quindi le pressioni nella gamma di giri più bassa sono invece... Il minimo è notevolmente più basso.

Anche in questo caso, si dovrebbero raggiungere valori di emissione accettabili. Quindi, i fori degli ugelli devono essere abbastanza piccoli da garantire una buona nebulizzazione anche al minimo.
Ciò implica, a sua volta, che i fori per la velocità di estrazione siano "effettivamente troppo piccoli" per alte velocità di rotazione.

In realtà, nei normali motori TDI VP37, la quantità di gasolio iniettata a regimi elevati "non riesce a passare abbastanza velocemente" attraverso i fori, causando una parte del volume di iniezione a essere "persa" a causa di maggiori perdite nella pompa e negli iniettori, di espansioni elastiche, in particolare nei tubi di alimentazione, e persino a causa di effetti di compressione del carburante.

Per compensazione, ad esempio, quando si utilizza la massima potenza e il regime di giri aumenta, il sistema di controllo elettronico (EDC) regola continuamente la quantità di carburante iniettata (prolungando così la durata dell'iniezione), mentre la quantità effettiva di carburante iniettata rimane sostanzialmente costante fino all'inizio del limitatore di giri.

La relazione tra la velocità di rotazione, la quantità di iniezione e la posizione dell'attuatore di dosaggio (o la tensione del sensore di controllo) è specifica per il tipo di motore e viene memorizzata nella curva caratteristica della pompa dell'EDC.

L'accurato compromesso tra i dati della pompa e degli iniettori costituisce una parte significativa della progettazione complessiva del sistema di iniezione.

Oltre al diametro del foro, la geometria complessiva del foro, la pressione di apertura e altri parametri determinano l'andamento e la quantità dell'iniezione.

Le riduzioni di volume previste offrono la possibilità di immettere più gasolio nei cilindri per aumentare le prestazioni. In linea di principio, è sufficiente sostituire gli iniettori esistenti con modelli compatibili dotati di fori più grandi. Grazie alla maggiore sezione dell'iniettore, a pieno carico viene immessa una maggiore quantità di carburante, mentre a carico parziale è possibile iniettare una determinata quantità di gasolio più rapidamente, concentrando così la combustione maggiormente nel punto morto superiore e aumentando leggermente l'efficienza del motore.

Di solito, quando si sostituiscono gli iniettori, vengono sostituite le complete "combinazioni di supporti degli iniettori" – ovvero i componenti che, dopo aver allentato i tubi dell'iniettore e le staffe di fissaggio, possono essere rimossi come un'unica unità dalla testata del cilindro. Per semplicità, in questo contesto viene utilizzato il termine comune "iniettori".

Poiché l'aumento di prestazioni derivante dall'installazione di "iniettori di dimensioni maggiori" è dovuto alla riduzione delle perdite di volume di pompaggio, si manifesta principalmente in quelle condizioni in cui le perdite sono elevate, ovvero nell'intervallo di giri più alto.
Inoltre, per quanto riguarda le pompe di iniezione utilizzate con ugelli di dimensioni maggiori, è richiesta una potenza leggermente inferiore, poiché l'effetto di strozzamento che si verifica prima delle aperture degli ugelli (più grandi) è minore, e di conseguenza non si generano pressioni così elevate.
Ma quest'ultimo aspetto rivela già il rovescio della medaglia: una dispersione del carburante generalmente inferiore, a causa della pressione di iniezione ridotta.

In altre parole, l'utilizzo di iniettori di dimensioni maggiori comporta una modifica delle impostazioni di fabbrica, privilegiando una maggiore potenza a scapito delle emissioni, mentre una minore atomizzazione del carburante contrasta gli effetti positivi sulla resa del carburante o sul consumo.

In seguito a una modifica dei valori di potenza e delle emissioni, l'autorizzazione all'uso del veicolo viene, in linea di principio, revocata. Le seguenti indicazioni pratiche sono quindi da intendersi valide esclusivamente per l'utilizzo dei veicoli al di fuori della circolazione stradale pubblica o per scopi di motorsport, ecc.!

Come nel caso di quasi ogni modifica, anche il motore viene sottoposto a un carico maggiore a causa degli iniettori più grandi. Qui, principalmente, aumentano le pressioni massime, a differenza della normale ottimizzazione tramite prolungamento del tempo di iniezione, dove aumentano principalmente il carico termico e la temperatura dei gas di scarico.

Un problema che potrebbe verificarsi durante la sostituzione degli iniettori è, ad esempio, il tipo di nebulizzazione prodotto dagli iniettori "non originali", che non sono progettati per il motore specifico. È quindi teoricamente possibile che gli ugelli più grandi non spruzzino più nella camera di combustione del pistone, ma ad esempio troppo in alto o troppo in basso direttamente sul materiale del pistone, causando surriscaldamenti, grippaggi del pistone, danni da fusione, ecc.

Per prevenire tali conseguenze, è fondamentale verificare con la massima precisione che l'allineamento dei fori di iniezione degli ugelli, sia quelli vecchi che quelli nuovi, sia il più possibile coerente. Poiché gli ugelli sono generalmente installati con un'angolazione rispetto alla camera di combustione, ogni foro, rispetto all'asse dell'ugello, punta in una direzione diversa.

Quando non è disponibile un dispositivo di controllo degli ugelli per confrontare i modelli di spruzzo, si può provare a utilizzare dei piccoli fili sottili e dritti realizzati con leghe più morbide (per evitare di graffiare i fori, ad esempio). Inserire fili di rame o sottili setole di spazzole, ecc., nei fori.
Se queste, puntando entrambe nella stessa direzione, presentano altrimenti una struttura esterna identica, secondo l'esperienza, non vi è un rischio eccessivo di danni al motore a causa di schemi di spruzzo inadeguati.

L'aumento di potenza previsto può essere stimato, in caso di moderati aumenti della sezione dell'iniettore, attraverso il rapporto tra le sezioni dei singoli iniettori e/o le potenze dei cilindri del motore donatore e del motore ricevente.

Ad esempio, le sezioni trasversali degli iniettori originali del motore AFN (diametro del foro di 205 mm) e del motore 2.5 litri a 5 cilindri da 111 kW (diametro del foro di 216 mm) presentano un rapporto di circa 1:1,11.
La potenza specifica dei cilindri, pari a 20,25 kW per il modello AFN di serie e a 22,2 kW per il motore a 5 cilindri da 111 kW, corrisponde a un rapporto di circa 1:1,10.

Nella pratica, la sostituzione degli iniettori dell'AFN con iniettori di dimensioni maggiori, senza altre modifiche, comporta un aumento medio delle prestazioni di circa il 10% tra i 2000 e i 4000 giri/min (misurato in base al tempo di iniezione a pieno carico in terza marcia). Ecco la traduzione:

"Gang".

Eccezione: il motore ALH (66 kW) con cambio automatico e gli iniettori "piccoli" dovrebbe sviluppare una potenza significativamente maggiore anche con gli iniettori originali del motore ALH con cambio manuale (anch'esso 66 kW), a causa della pressione di iniezione più elevata.

Ugelli di dimensioni maggiori aumentano, in linea di principio, anche il potenziale per ulteriori miglioramenti delle prestazioni attraverso l'aumento della durata dell'iniezione, senza raggiungere troppo rapidamente il limite di pericolo per danni da fusione dei pistoni.

Altri problemi, derivanti eventualmente da aumenti della pressione di sovralimentazione (necessari per fornire aria fresca sufficiente), da sovraccarichi del motore, ecc., non saranno qui descritti in dettaglio.

Più significativa è la modifica dei fori degli iniettori, maggiore sarà lo spostamento del compromesso industriale tra emissioni, consumi e prestazioni, e maggiori saranno gli effetti collaterali che potrebbero manifestarsi, ad esempio. Tendenze a sobbalzare a carichi parziali, prestazioni di avviamento peggiori, formazione di fuliggine visibilmente aumentata, ecc.
Eccezione: i motori ALH (con cambio manuale) e ASV hanno iniettori diversi, ma la stessa pompa. Entrambi rientrano nella classe di emissioni EU 3, il che significa che gli iniettori ASV non dovrebbero causare problemi di nebulizzazione del carburante nei motori ALH. In questo modo, i valori delle emissioni possono rimanere accettabili, a condizione che la quantità di aria fresca (o la pressione di sovralimentazione) sia sufficiente per compensare l'aumento della quantità di gasolio iniettato.
Tuttavia, poiché nel sistema di controllo del motore (MSG) ALH è memorizzata la curva di funzionamento della pompa relativa agli iniettori da 66 kW, gli iniettori ASV, oltre a fornire una maggiore potenza, possono causare alcuni effetti collaterali.

Ogni sostituzione dell'iniettore può causare problemi al sistema idraulico dell'iniezione.
Nei veicoli dotati di indicatore di consumo, quest'ultimo mostrerà un valore inferiore rispetto alla quantità effettivamente erogata durante il rifornimento, poiché l'elettronica di bordo, per il calcolo del consumo, utilizza la curva di funzionamento normale della pompa, e il sistema di gestione del motore (MSG) non rileva praticamente l'aumento della quantità di carburante iniettata.
Sebbene il chiptuning possa teoricamente risolvere questo problema, la riduzione della pressione di iniezione e la peggiore nebulizzazione di iniettori più grandi non possono essere compensate ulteriormente tramite un ulteriore chiptuning.
Una "rimappatura" automatica della centralina dopo la sostituzione degli iniettori può servire principalmente a ottimizzare la curva di potenza in base alle proprie preferenze, a migliorare i valori delle emissioni aumentando la pressione di sovralimentazione, a correggere eventuali indicazioni errate del consumo di carburante, e, eventualmente, altro. Eliminare effetti collaterali come scatti o altri problemi simili.

Se il semplice cambio del getto non produce l'aumento di potenza desiderato e non è necessaria una "ottimizzazione" della curva di potenza o dei valori di emissione, un ulteriore intervento di messa a punto del sistema di iniezione (o l'utilizzo di una centralina aggiuntiva) può liberare ulteriore potenza.

In caso di problemi di avviamento o di funzionamento irregolare dopo l'installazione di iniettori più grandi, è possibile tentare, anche in autonomia, di risolvere il problema regolando la quantità di carburante iniettata e la quantità di carburante utilizzata per l'avviamento. Spostare il gruppo di miscelazione sul corpo pompa può risolvere il problema: vedere la guida fai-da-te per risolvere il problema delle vibrazioni nei motori con VP 37.
Solo quando i risultati non sono soddisfacenti, si presenta una "necessità" oggettiva di rivolgersi a un professionista della rimappatura della centralina, a meno che un tuner non offra un pacchetto completo, legalmente omologabile, che includa iniettori di dimensioni maggiori e una nuova programmazione del software.

Per adattare la funzione AGR alla quantità di iniezione supplementare, che è in gran parte trascurata dal sistema MSG, è necessario anche adattare il canale 3, aumentandone la portata d'aria.

I problemi di singhiozzo possono essere completamente assenti se gli iniettori di dimensioni maggiori hanno una pressione di apertura più alta (incisa sul corpo dell'iniettore). Grazie alla limitata velocità di aumento della pressione della pompa, gli iniettori di dimensioni maggiori si aprono leggermente più tardi, il che significa che la durata effettiva dell'iniezione viene ridotta, mantenendo invariabile il volume erogato. Questo può addirittura compensare la maggiore sezione trasversale, in modo che il regolatore di quantità debba essere aperto ulteriormente per iniettare piccole quantità di gasolio. Il sistema VAGCOM mostra quindi una quantità di gasolio a vuoto più alta (apparente), che, dal punto di vista dell'EDC, corrisponde a una regolazione della pompa più "magra" che riduce il singhiozzo.

In questo caso, anche l'inizio dell'iniezione, se non regolato correttamente, viene spostato leggermente in ritardo (come si può verificare tramite la modalità di base del VAGCOM), il che a sua volta può peggiorare l'avviamento e, in alcuni casi, può far funzionare il sistema di controllo dell'anticipo di iniezione al massimo anticipo quando si è a pieno carico. In seguito, si consiglia di effettuare una correzione appropriata delle impostazioni di base delle pompe.

Secondo le esperienze precedenti, l'aumento della velocità di rotazione dovuto all'utilizzo di ugelli più grandi è generalmente limitato (nell'ordine di circa 50 giri al minuto), poiché al di sopra di circa 5000 giri al minuto, la quantità di iniezione viene drasticamente ridotta con l'aumentare della velocità di rotazione.

Durante la sostituzione degli iniettori, è fondamentale prestare la massima attenzione alla pulizia, poiché anche la più piccola particella di sporco nel sistema di alimentazione può causare malfunzionamenti e danni. Gli anelli di tenuta in rame tra gli iniettori e la testata del cilindro devono essere sempre sostituiti, e il foro di montaggio degli iniettori deve essere accuratamente pulito.

Tra lo stretto spazio tra il corpo dell'ugello e la testata del cilindro, nel tempo si accumulano piccole particelle di sabbia e altri detriti, che spesso bloccano l'ugello quando si tenta di estrarlo.
A quel punto, bisogna inserire una chiave a forchetta sull'ugello, ruotarla avanti e indietro e, contemporaneamente, estrarla. Qualche goccia di olio applicate nello spazio anulare indicato fanno aderire lo sporco all'ugello e alla testa del cilindro, impedendogli di cadere all'interno del cilindro.

Per i raccordi delle tubazioni di iniezione, la coppia di serraggio specificata è di 25 Nm, mentre per le viti di fissaggio degli iniettori è di 20 Nm.

Per controllare la tenuta tra gli iniettori e la camera di combustione, è possibile aggiungere una piccola quantità di olio nello spazio anulare attorno agli iniettori; durante il funzionamento del motore, questo olio risale sotto forma di bolle e indica eventuali perdite dovute alla pressione di combustione. In questo caso, si dovrebbero stringere delicatamente le viti di fissaggio degli iniettori interessati, oppure, se necessario, si dovrebbe rimuovere nuovamente l'iniettore, pulire le superfici di contatto e sostituire nuovamente la guarnizione.

Dopo l'installazione di nuovi iniettori, spesso l'avviatore deve compiere uno sforzo notevole finché i condotti di alimentazione e gli iniettori stessi non si sono completamente riempiti e il motore si avvia.
Si può semplificare il processo sostituendo inizialmente solo 2 iniettori dei cilindri con un ampio angolo di accensione (ad esempio, nel caso di un motore a 4 cilindri, gli iniettori 1 e 4), avviando quindi il motore e lasciandolo funzionare fino a raggiungere il regime di rotazione corretto, e solo successivamente sostituendo la coppia di iniettori successiva.

Alternativa dopo aver sostituito tutte le ugelli contemporaneamente:
Stringere leggermente i dadi di copertura sui tubi di iniezione e azionare brevemente il motorino di avviamento finché non si vede chiaramente del gasolio fuoriuscire. Quindi, stringete bene tutti i bulloni e avviate il motore.
È possibile prevenire danni maggiori causati dal diesel nel vano motore, pulendo con un panno le zone intorno agli iniettori.


Cosa c'è di nuovo riguardo ai motori PD?

Anche nei motori a due valvole con iniezione diretta, le dimensioni esterne degli elementi iniettore (PDE) sono identiche, e i fori degli iniettori sono generalmente più grandi, con una maggiore potenza per cilindro.

Eccezionalmente, durante la modifica di un livello di potenza per conformarsi a standard di emissione più elevati (per i motori da 100 CV: ATD = EU3, AXR = EU4; per i motori da 130 CV: ASZ = EU3, BLT = EU4), al fine di migliorare la nebulizzazione del carburante, potrebbero essere installati iniettori pompa common rail (PDE) di dimensioni inferiori.
Convertendo questi motori alle specifiche EU3-PDE, è generalmente possibile ottenere un aumento delle prestazioni.

È difficile prevedere di quanto aumenterà la potenza con l'installazione di iniettori pompa-iniettore (PDE) più grandi, poiché finora non sono disponibili dati o esperienze significative in merito.

Durante la sostituzione della pompa di dosaggio, è sempre necessario utilizzare le viti di regolazione corrispondenti, poiché nel corso del tempo di produzione sono state utilizzate diverse versioni.
Se le PDE e le viti di regolazione non sono compatibili, le PDE possono diventare inutilizzabili in brevissimo tempo!

Poiché tra il PDE e la testata del cilindro sono presenti 3 guarnizioni O-ring, i PDE (dopo aver rimosso il supporto) possono essere estratti dalla testata del cilindro solo con una forza considerevole.
Le officine VAG utilizzano uno strumento speciale che si inserisce nell'incavo di fissaggio della pompa di iniezione (PDE) e, tramite un martello pneumatico, genera impulsi di forza verso l'alto che estraggono la PDE dal gruppo componenti.

Quando si sostituisce la guarnizione della pompa del carburante, è sempre necessario utilizzare nuove guarnizioni O-ring, poiché queste separano le aree del circuito di alimentazione, del circuito di ritorno e dell'olio motore (nel coperchio delle valvole).
Le officine VAG utilizzano strumenti ausiliari (manicotti) per il montaggio degli anelli di tenuta, che vengono fatti scorrere sopra l'iniettore pompa common rail e garantiscono un montaggio preciso e senza torsioni delle guarnizioni.
In caso di guarnizioni danneggiate, la pressione nel circuito di alimentazione del carburante può diminuire e/o l'olio motore può essere diluito dal gasolio!