Iniezione elettronica: pompa e filtro benzina nel serbatoio
Analisi logica BMW, KTM, Aprilia, Giapponesi
Da quando i mezzi sono dotati di iniezione elettronica, le motociclette hanno visto un momento di crisi molto particolare.
La quasi totalita’ di utilizzatori, grandi e piccoli viaggiatori, modificatori home-made piu’ o meno esperti, preparatori, e tuttologhi, si sono trovati davanti allo scoglio di un aumento e/o profonda rivisitazione della manutenzione dell’impianto di alimentazione delle loro motociclette.
Negli anni dei serbatoi a “sella” con telaio a culla, mono, bi scomponibile o meno, la tubazione, con semplice rubinetto apri chiudi e posizione riserva, portava la benzina per gravita’ alle vaschette del/dei carburatori (da qui l’esigenza di chiudere il rubinetto per evitare l’ingolfamento a meno che non fosse dotato di membrana shutt-off comandata dalla depressione nel cornetto di aspirazione) e tutt’al piu’ si poteva prevedere un mini filtro, magari in plastica trasparente, dal costo decisamente trascurabile, minima separazione acqua/carburante se non addirittura assente, un livello di filtraggio fra 40 e 60 micron e NESSUNISSIMA capacita’ di sopportare pressioni medie e alte in mandata (ripeto, NESSUNISSIMA, quindi non istallateli fuori dai serbatoi pensando di far bene, trasformerete la vostra moto in una bomba lanciafiamme)
Col tempo le architetture di telai, motori, serbatoi e batterie di carburatori presentavano sempre piu’ frequentemente situazioni in cui vi era necessita’ di una pompa ad impulsi per permettere a tutta la benzina presente nel serbatoio di raggiungere i carburatori.
In questi casi le pressioni erano comunque bassissime, molto al di sotto del BAR, le pompe lavoravano esternamente al serbatoio, erano sempre in linea con un “fispino” (stranamente il progetto KTM ADV/SE/SM 950 LC8 non prevedeva originariamente tale fispino, misteri della fede Austroungarica) ed in alcuni casi eclatanti iniziavano ad essere il tallone di achille dei mezzi, vedi le Honda Africa Twin, costantemente vittima del regolatore di tensione, pompa benzina, cuscinetti ruota posteriori.
Tali impianti erano sempre esterni al serbatoio, fatto salvo il rubinetto con strainer a periscopio.
Con l’avvento dell’iniezione elettronica, Electronic Fuel Injection, le cose si complicarono notevolmente.
Se prima il fispino veniva cambiato piu’ per abitudine che per vera necessita’, spesso lo si vedeva nero e allora si cambiava per “intuizione” meccanica, ora era imperativo per ovvi motivi meccanici.
Un impianto a carburatori puo’ tranquillamente sopportare un particolato libero nella benzina di 40 micron, limite a 60 micron (senza per ora considerare i sedimenti piu’ o meno solubili e i residui carboniosi o i danni in camera di scoppio per presenza di particelle ad azione erosiva) mentre un impianto ad iniezione elettronica lavora con parametri molto piu’ stretti, pena il decadimento dell’impianto di alimentazione stesso.
Le pompe ad alta pressione, dai 2.8-3.2 BAR fino agli ordierni 4.2 BAR (KTM 1190/1290 ADV/SADV/SD) lavorano con tolleranze molto inferiori a quelli delle semplici pompe ad impulso “tradizionali” per impianti a carburatore, ed esigono l’abbattimento della dimensione del particolato fino ad una soglia limite di 40 micron (60 e’ a mio parere una scelta votata ad un dimensionamento atto a portare alla sostituzione programmatica del gruppo pompa, in soldoni, il progetto e’ nato per “fallire” ad una “data” ben precisa (leggi KM e/o litri benzina) per portare soldi nelle casse delle case madri).
Gli iniettori invece, andranno protetti portando il particolato ad una soglia limite compresa fra 5 e 10 micron, da qui l’esigenza degli impianti di avere un prefiltraggio, una pompa ad alta pressione, e un filtraggio a valle pompa prima degli iniettori da 5-10 micron.
Qui si sono viste anni addietro due filosofie molto semplici.
Da un lato la semplicita’ e il “risparmio” progettuale ha visto un timido inizio di pompe EFI esterne, nella foto la MOTO GUZZI V10 Centauro derivata direttamente dai progetti automobilistici piu’ semplici e comuni del tempo ( 1996).
In breve:
1- pompa benzina esterna
10- elettro rubinetto dal serbatoio con fispino/strainer a periscopio nel serbatoio
8- Filtro benzina esterno
17- regolatore di pressione con ritorno diretto nel serbatoio
Questo sistema replica il "Flauto" di iniettori classico nelle autovetture, se immaginiamo il giro tubi da e per gli iniettori come un gruppo di due iniettori e al termine del tutto il regolatore di pressione a "murare" il flusso restituendo, a parita' di pressione regolata, il surplus di benzina al serbatoio carburante.
Qui sotto con regolatore (sx) integrato e linea di ritorno carburante integrata nel gruppo portainiettori.
Dall’altro sistemi completamente “annegati” nel serbatoio carburante sempre e comunque derivanti dal settore automobilistico, nella foto BMW R 1150 GS.
I pro e i contro sono facilmente intuibili.
La pompa esterna, per quanto facilmente ispezionabile e sostituibile, è soggetta ad un maggior surriscaldamento dato che non è immersa nella benzina che ne mantiene una temperatura costante, potrebbe essere oggetto di cavitazione nel caso vi fosse una interruzione del flusso di carburante (rottura del fiml liquido), magari per otturazione della tubazione di mandata dal serbatoio per eccesso di particolato sospeso, che porterebbe a fuorigiri e anche scintille nel gruppo motore (elettrico) con autoaccensione ed esplosione, casi tutt’altro che sporadici nelle macchine da competizione, è difficilmente posizionabile nelle motociclette moderne per oggettiva mancanza di spazio.
Il filtro esterno, ha di per se il grande vantaggio di poter essere sostituito facilmente ma va accuratamente posizionato e sicuramente vanno scelti materiali idonei , di sicuro da evitare sono i filtri con corpo in plastica, nonostante vi siano moltissimi esempi in campo automobilistico e motociclistico, sempre da preferire sarà un corpo in acciaio o alluminio, verniciato, passivato o in inox, posizionato in maniera corretta e protetta.
Il tutto poi dovrà prevedere un circuito di ritorno dell’eccesso di flusso dal regolatore di pressione al serbatoio (FPR).
Il posizionare il gruppo prefiltro-pompa-filtro nel serbatoio ha tutta una serie di ovvi vantaggi strutturali, di sicurezza e di facilità costruttiva.
La pompa lavorerà sempre immersa nel liquido, ovviamente all’abbassarsi del livello emergerà ma verrà immediatamente raffreddata dal pieno successivo, sarà molto più difficile la rottura del film liquido con conseguente cavitazione e cedimento della pompa per surriscaldamento da fuori giri (classico caso nei primi filtri prepompa degli LC8 pre 2010), i casi di autoaccensione saranno praticamente impossibili.
Giocoforza sarà l’aumento della complessità nella manutenzione dei filtri, prefiltro e filtro, sostituzione degli stessi ed eventualmente della pompa stessa.
Molti hanno ovviato alla complessità dello smontaggio del filtro per la manutenzione ordinaria, per esempio le serie BMW R 1100/1500 prevedevano il cambio filtro benzina ad intervalli inferiori ai 40.000 km o in caso di erogazione irregolare del motore, portando semplicemente all’esterno il filtro benzina originale NATO PER LAVORARE IMMERSO E PROTETTO DAL SERBATOIO.
La fervida immaginazione ha portato a parti da incubo quali
BMW R 1150 RT con filtro originale in alluminio sul cilindro
o peggio ancora posizionare il filtro di PLASTICA originale Aprilia , noto per esplodere nei serbatoi quando troppo pieno di contaminante, nella carena.
con questi effetti
Anche il posizionamento del filtro all’esterno del serbatoio, nonostante i notevoli benefici i termini di performance in alcuni modelli/motociclette (vdei le KTM LC8/Rc8, 990/1190/1290) non permette comunque di prevenire il cedimento del sistema di alimentazione visto che impedisce una manutenzione del prefiltro pompa e lascia comunque nel serbatoio l’incognita contaminazione e pompa benzina.
Le case madri, conosce dell’enorme potenziale di guadagno derivato dai ricambi a fine termine di garanzia, non hanno fatto nulla per migliorare la situazione, al contrario, hanno giocato e reso sempre meno compatibili i loro sistemi con i prodotti aftermarket presenti sul mercato.
Tutte, strano caso del mercato che altrove potrebbe essere chiamato cartello ma ovviamente noi ci guarderemo bene dal classificare, hanno posizionato il costo di un gruppo pompa std sui 450 euro, a seconda della cubatura e importanza del modello, ma la cifra è incredibilmente simile nonostante la diversità delle marche e modelli di pompe e filtri.
Se prima, con un attimo di furbizia e con un enorme aiuto dai vari forum, si potevano aggiustare i vari gruppi comprando materiali perfettamente compatibili e spesso di qualità nettamente superiore ai prodotti OEM, ora ci si trova a dover faticare molto di più per poter riparare i mezzi senza ricorrere ai costosissimi ricambi originali.
L’esempio più eclatante è il progetto LC8 KTM, nato con l’evoluzione del motore 950 che ha visto la cubatura crescere a 990cc e acquisire l’impianto di alimentazione ad iniezione elettronica, ma questo sarà oggetto di un succulento articolo specifico.
Oggi, più o meno tutte le case dotano i loro mezzi di gruppi integrati in modo che solo utenti con una certa esperienza manualità e malizia possano fare da soli manutenzioni e sostituzioni.
Caso limite sono i prodotti Giapponesi.
Mentre nelle motociclette Europee vediamo sistemi ben congeniati, più o meno “proprietari” e “blindati” ma comunque dotati di prefiltraggio e filtraggio di buona qualità/volume fra pompa e iniettori (KTM NON docet in questo caso), le case madri Giapponesi hanno deciso di andare per la loro strada adottando un prefiltraggio leggermente più selettivo all’aspirazione pompa e utilizzando poi un micro filtro, spesso integrato nel regolatore di pressione, per proteggere gli iniettori.
Il tutto però ha lungamente dimostrato l’inadeguatezza del progetto dati i molteplici casi di rottura pompa per affaticamento, e il proliferare di offerte più o meno buone come rapporto qualità/prezzo nel web per pompe e prefiltri in kit.
Da qui l’imperativa esigenza di eliminare la componente progettuale “tendenziosa” e la variabile fortuna dal gruppo di alimentazione prefiltrando al bocchettone con un filtro che rispetti o superi le specifiche di funzionamento dei vari gruppi e/o modelli o marche.
Ad esempio, lo strainer di prefiltraggio delle BMW alla pompa immersa, tutte fin dai primi EFI K e R, è una maglia mono filamento/strato in PA, poliammide commercialmente noto come Nylon, con filtraggio da 60-100 micron, si esatto, quello limite che comunque porta ad un precoce logoramento della pompa.
KTM, fedele al suo credo Ready to Race Adventure, e conscia che la pompa era un elemento da proteggere, ha optato per un filtraggio minimo di 40 micron.
Le sorelle Giapponesi hanno optato per prefitraggi piu’ selettivi ma con superfici troppo piccole con conseguenze catastrofiche per alcuni modelli.
Un prefiltraggio di almeno 20/25 micron per le motociclette a carburatore, e minimo di 15 micron per quelle ad iniezione elettronica, permette di eliminare dall’equazione longevita’ motore/moto la componente benzine contaminate.
I filtri Guglatech con matrice HDM3D lavorano attorno ai 12 micron, da qui deriva l'enorme livello di protezione che possono garantire.