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Un cocktail per l’ambiente: gas di scarico "di qualità"

Le scorse volte abbiamo spiegato il legame tra motore e gas di scarico, parlando soltanto della quantità. Un motore che consuma meno, a parità di lavoro fornito, è più efficiente.

Esiste anche la qualità dei gas di scarico.

All’interno della motore avviene una reazione chimica tra aria e combustibile. Quando il rapporto tra i due elementi è corretto (rapporto stechiometrico = 1) si ha la combustione ottimale: si ottiene così la maggior quantità di energia con il minor uso di carburante. Il rapporto aria/carburante viene definito anche lambda.

Quando il rapporto stechiometrico è scostato da 1, si verificano due situazioni negative per l’ambiente:

- lambda maggiore di uno, carburazione magra o povera: gas di scarico con eccesso di CO (= maggiore inquinamento) e minore rendimento del motore (= maggiore spesa);

- lambda minore di uno, carburazione grassa o ricca: gas di scarico contenenti combustibile inutilizzato (= maggiore inquinamento) e consumo maggiore di carburante (= maggiore spesa).

Stiamo entrando nel vivo della preparazione del nostro cocktail ... per l’ambiente: come fare per preparare la dose giusta di aria e combustibile per inquinare meno. Il nostro obiettivo è quello di realizzarlo nella maniera più precisa possibile.

Il dispositivo che regolava (usiamo volutamente il passato, anche se in molti casi è ancora in uso) i dosaggi aria/carburante era il carburatore: questo dispositivo, anche se opportunamente tarato, funzionava in maniera passiva ed il rapporto dei due reagenti (aria e combustibile) non era sempre ottimale (lambda = 1).

Possiamo immaginare che ci siano due soluzioni per raggiungere l’obiettivo:

- un sistema di retroazione;

- un calcolo dell’aria entrante.

Un sistema di retroazione è un meccanismo che permette di correggere i valori di ingresso, in base alle misurazioni del risultato in uscita, e arrivare così ad un risultato più preciso. Nella vita quotidiana ritroviamo la retroazione in molte situazioni. Zuccherando il caffè, dopo il primo assaggio, aggiungiamo zucchero o caffè per ottenere la dolcezza desiderata. Guidando l’automobile, variamo leggermente la pressione sull’acceleratore per avere una velocità costante se si presentano variazioni di pendenza. Modifichiamo l’apertura della finestra se sentiamo che la corrente d’aria sta aumentando o diminuendo. Un meccanismo analogo può essere applicato in un motore: analizzando i gas di scarico, possiamo aumentare il dosaggio di carburante entrante se rileviamo una carburazione magra, o ridurre il dosaggio appena riscontriamo una carburazione grassa. Il dispositivo che rileva lo stato della combustione è la sonda lambda.

Conoscendo in maniera precisa la quantità dell’aria che sta entrando nel motore, possiamo calcolare in maniera abbastanza precisa (più precisa di un carburatore) la quantità di benzina da immettere. Il calcolo dell’aria entrante nel motore non è semplice, ma può essere fatto conoscendo la sua temperatura, la sua pressione ed il numero di giri del motore: questi valori sono rilevati da opportuni sensori presenti nel nostro veicolo. Ci sono altri parametri meno significativi ma che contribuiscono a raggiungere un risultato più preciso.

La possibilità di effettuare calcoli molto rapidamente sui valori rilevati è arrivata con l’elettronica. A partire da questi valori, la centralina del veicolo calcola la quantità di carburante da utilizzare. Il risultato ottenuto viene inviato agli iniettori che immettono quindi nel motore una quantità ben dosata di combustibile.

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