Elaborazione centraline (06) Gli impianti di iniezione integrati con laccensione, comandati dalla centralina elettronica, sono ormai comunemente utilizzati sulle vetture ed anche sulle moto vengono impiegati con crescente frequenza, in sostituzione dei classici carburatori. Lintroduzione di tali sistemi principalmente dovuta alle norme antinquinamento, che diventando sempre pi rigide hanno obbligato i progettisti ad avvalersi di dispositivi che permettono una migliore formazione della miscela aria benzina, ovvero una pi fine atomizzazione del combustibile ed un dosaggio pi preciso. Inoltre con il controllo motore di tipo elettronico, si ottiene indubbiamente una ottima erogazione del propulsore a tutti i regimi e prestazioni maggiori. Il cuore di tali impianti la centralina, che contiene una unit di calcolo detta microprocessore (analogo a quello presente anche nei normali PC). Questo circuito sfrutta diverse informazioni inserite in una apposita memoria, comunemente chiamata EPROM, anche se oggi tale componente si notevolmente evoluto, integrato con altri dispositivi e dunque ha cambiato nome. Si chiama infatti FlahEPROM e pu essere riprogrammato con un procedimento molto pi semplice rispetto a quello utilizzato per la EPROM. Per effettuare questa operazione si sfrutta un apposito tool che dialoga con il microprocessore, in modo da poter avere accesso alla memoria stessa. I dati contenuti nella centralina (un vero e proprio calcolatore), sono molteplici e servono per controllare moltissime funzioni, tra le quali quelle che permettono al dispositivo di comunicare con gli altri apparati elettronici presenti a bordo del veicolo. In questi ultimi anni sono infatti state notevolmente sviluppate le reti di comunicazione tra i diversi controllori, in modo da avere un sistema con dati distribuiti, ovvero condivisi. Le funzioni pi importanti servono ovviamente per definire lanticipo dellaccensione (nel caso di alimentazione con benzina) e il tempo di iniezione, da applicare ad ogni ciclo di funzionamento del motore, ma non bisogna sottovalutare quelle relative alle capacit autoadattative del calcolatore. Tale funzione pu infatti modificare permanentemente lintervallo di correzione della carburazione, fatta in funzione del segnale inviato dalla sonda lambda, in modo da adeguarla alle mutate condizioni di lavoro del motore dovute allinvecchiamento delle sue parti meccaniche, o dei sensori ed attuatori del sistema di alimentazione ed accensione. I tempi di iniezione e gli anticipi dellaccensione (ovviamente presenti solo se il combustibile la benzina) sono raccolti in mappature specifiche scritte allinterno della memoria, che come coordinate usano solitamente il regime del propulsore ed il suo carico. La funzione di queste mappature fondamentale, perch permette al microprocessore di determinare i parametri corretti che devono essere applicati per far funzionare perfettamente il motore in qualsiasi condizione e per limitare linquinamento. Il tempo di iniezione lintervallo in cui liniettore viene mantenuto aperto dalla centralina, mentre se si usa la benzina, lanticipo dellaccensione rappresenta i gradi che precedono il raggiungimento del PMS da parte del pistone, ai quali viene fatta scoccare la scintilla sulla candela. Il tempo di iniezione direttamente legato alla quantit di combustibile erogato: pi sar lungo, pi carburante verr immesso nel motore e viceversa. Per cercare di capire in modo

semplice il funzionamento della centralina, immaginiamo di percorrere una salita con un veicolo, mantenendo il regime del propulsore a 5000 g/min. e l'acceleratore quasi completamente aperto (elevato carico motore). Il sistema di controllo determina la giusta quantit di combustibile da iniettare (e cio lesatto tempo di iniezione) e l'idoneo comando delle bobine (l'anticipo accensione corretto), leggendo dalla mappatura i dati appropriati per il particolare funzionamento del motore appena descritto e correggendoli utilizzando una serie di altri parametri. Come gi osservato, per poter accedere a questi dati, il calcolatore (la centralina) deve conoscere attraverso i sensori due grandezze indispensabili: il regime di rotazione e il carico. Per ciascuna di queste grandezze (opportunamente discretizzate nel loro intervallo), il costruttore, svolgendo lunghi rilevamenti al banco prova, avr preventivamente determinato i valori da inserire all'interno delle mappature. E' evidente che con una accensione-iniezione integrata e a comando elettronico, possibile ottimizzare il funzionamento del propulsore in diverse condizioni di regime e apertura farfalla, indipendentemente da quanto accade in altri punti di lavoro. Se ad esempio si vuole migliorare la potenza con gas spalancato ed elevati regimi di rotazione, occorrer intervenire in una particolare zona della mappatura. Naturalmente non verr alterato il funzionamento del motore in fase di progressione o al regime del minimo, poich i valori corrispondenti saranno lasciati inalterati. Questo non pu ovviamente accadere con il carburatore. Infatti se si cambia il getto del massimo, non si mutano unicamente le condizioni di massima potenza, ma sicuramente anche quelle di progressione (medi regimi e medi carichi motore). Identica osservazione deve essere fatta per la mappatura degli anticipi dell'accensione (nel caso di motori alimentati a benzina) ricordando che, eccetto le ultime versioni delle centraline montate sui veicoli alimentati con carburatore, l'anticipo era costante dall'avviamento fino ad un certo regime di rotazione del motore, oltre il quale i vecchi sistemi elettronici lo incrementavano fino ad un ulteriore valore, che rimaneva sostanzialmente costante per i giri successivi. Da quanto fino ad ora detto semplice immaginare quali sono gli interventi fatti per modificare una memoria, al fine di ottenere pi prestazioni da un motore. Oltre a svolgere complesse operazioni che non il caso di descrivere, vengono variati i tempi di iniezione e gli anticipi dellaccensione contenuti nelle mappature, in modo da modificare lerogazione in punti di funzionamento del propulsore ben stabiliti. Occorre notare per che con levolversi della tecnologia elettronica, gli strumenti necessari per effettuare questi cambiamenti hanno subito notevoli cambiamenti. Si infatti passati dai semplici programmatori di EPROM che permettevano di leggere il contenuto delle memorie in formato esadecimale, ai ben pi complessi programmi che collegandosi con il microprocessore della centralina, riescono ad intervenire sulla FlashEPROM, riprogrammandola. Ovviamente per svolgere una modifica delle mappature, necessario conoscere i dati che occorre variare e come questi vanno alterati, in modo da migliorare le prestazioni senza ridurre eccessivamente laffidabilit meccanica del propulsore. Dunque deve essere fatta una attivit di reverse - engineering in grado di svelare il significato e lorganizzazione delle mappature stesse. E spontaneo domandarsi quale il margine di guadagno che si pu avere sulla coppia e di conseguenza sulla potenza, con

modifiche realizzate solo sulla centralina. Non facile dare una risposta precisa a questo quesito. Il risultato che si pu ottenere con tali elaborazioni, dipende dalla taratura iniziale che il costruttore ha inserito in funzione delle norme sullinquinamento e della affidabilit meccanica. Se il motore stato correttamente progettato, nella parte termica e fluidodinamica e gli organi meccanici sono stati adeguatamente dimensionati, probabilmente le mappature originali conterranno dati tali da far ottenere le massime prestazioni, senza bisogno di ulteriori modifiche. Contrariamente se il costruttore per garantire un basso inquinamento ed una accettabile affidabilit meccanica, ha dovuto mortificare il carattere del propulsore, lavorando adeguatamente sulla centralina possibile senza dubbio migliorare lerogazione. Occorre per ricordare che il motore subir sempre maggiori sollecitazioni a scapito della sua durata e non saranno pi rispettate le norme di omologazione relative allinquinamento. In generale si pu perci affermare che la elaborazione elettronica una operazione complessa e se non accompagnata da una precedente e sostanziosa preparazione meccanica, non porta quasi mai a risultati eclatanti. Si noti che la difficolt che deve essere affrontata nelle modifiche delle centraline, non risiede unicamente nella interpretazione ed alterazione delle mappature, ma anche nella possibilit di violare tutte le protezioni software (e in alcuni casi anche hardware) che ovviamente il costruttore ha predisposto per evitare azioni di tampering, come previsto dalle normative. Infatti una manomissione del controllo motore, porta sicuramente ad emissioni inquinanti pi elevate rispetto a quelle previste in sede di omologazione. A volte queste protezioni non possono essere eluse, o comunque sarebbe possibile ma con costi troppo elevati. In questi casi sono state messe a punto dei moduli aggiuntivi, che, applicati esternamente alla centralina, permettono di manipolare adeguatamente i parametri diretti agli attuatori. Si riescono cos ad ottenere tempi di iniezione ed anticipi delliniezione, diversi da quelli che il sistema avrebbe normalmente applicato. Ovviamente questi dispositivi offrono risultati meno efficaci, rispetto alla modifica diretta delle mappature. Al termine di queste elaborazioni sempre fondamentale verificare i risultati ottenuti in fatto di prestazioni, utilizzando un adeguato banco prova.

Questa la Memoria di tipo EPROM utilizzata in una centralina di una DUCATI 916 Racing. E posizionata su uno zoccolo per agevolare la sua sostituzione.

Le centraline della prima generazione erano ingombranti ed alcuni moduli elettronici di potenza erano posizionati allesterno del suo hardware. Usavano tutte delle EPROM come supporti di memoria.

La prova al banco indispensabile per poter verificare i miglioramenti ottenuti con diverse calibrazioni delle mappature.

Questi sono i corpi farfallati di un motore Ducati 748. Sono ben evidenti in colore verde, gli iniettori che assicurano lalimentazione del motore con la necessaria benzina.

Una centralina Magneti Marelli per impianti di accensione iniezione. La EPROM (in questo caso per la precisione utilizzata una FlashEPROM) situata sul lato opposto del circuito stampato ed saldata ad esso (non usato lo zoccolo).

Ancora una centralina Magneti Marelli della seconda generazione. Migliora lhardware che un poco pi compatto e le caratteristiche software. In questa immagine ben visibile la EPROM, anche in questo caso montata su zoccolo per facilitare la sua sostituzione.

Durante i test del veicolo con centralina elaborata, bene utilizzare una sonda lambda per avere lindicazione del rapporto aria-benzina realizzato dalla centralina stessa. Questo rapporto andr corretto modificando i tempi di iniezione, in modo da garantire le migliori prestazioni.

Questa immagine mostra come sono cambiate le curve di potenza e coppia di un motore, che presentava un vistoso buco di erogazione a 8000 giri/min. (curve di colore rosso). Dopo lintervento sulla centralina si sono ottenute le curve blu, la sostituzione degli scarichi ed una ulteriore nuova programmazione del calcolatore elettronica, ha fatto ottenere le curve verdi.

Ecco come si presenta una centralina opportunamente modificata per rendere estraibile la memoria, altrimenti saldata sul circuito. Queste operazioni sono molto complesse da effettuare e servono solo in sede di sviluppo, per determinare la calibratura che consente di raggiungere le migliori prestazioni.

Prima di portare il veicolo in sala prova motore, occorre strumentarlo con i sensori necessari al fine di monitorare il funzionamento di alcuni parametri del motore, indispensabili per valutare con precisione quale intervento occorre fare sul sistema di controllo motore.

Su alcuni veicoli, specialmente quelli destinati alle corse, la centralina originale viene completamente sostituita con una aperta e cio con la quale possibile dialogare tramite uno specifico software, in modo da modificare liberamente e semplicemente tutti i suoi parametri.

Elaborazione centraline (06)