Iniezione diretta

L'iniezione diretta è un metodo di alimentazione in cui il carburante viene spruzzato direttamente nella camera di combustione del motore, sopra il pistone, anziché nel condotto di aspirazione a monte delle valvole. Nei motori a benzina la tecnica è spesso indicata con sigle come GDI, FSI, TSI o simili; nei diesel, dove è ormai universale, è semplicemente il modo in cui il carburante viene introdotto. La motivazione è la precisione: collocando il carburante esattamente dove e quando serve, il motore può estrarre più lavoro da ogni goccia e rispettare obiettivi più stringenti di efficienza ed emissioni.

Il confronto è con l'iniezione indiretta, lo schema più vecchio in cui gli iniettori spruzzano il carburante nel condotto di aspirazione, dove si miscela con l'aria in ingresso prima di essere richiamato oltre le valvole. L'iniezione diretta impiega invece una pompa ad alta pressione, azionata dall'albero a camme, per portare la pressione del carburante a molte decine o persino centinaia di bar, ben oltre i pochi bar di un sistema indiretto, e un preciso iniettore a solenoide o piezoelettrico montato nella testata lo eroga come un cono finemente nebulizzato direttamente nella camera. La gestione motore può suddividere l'erogazione in più iniezioni per ciclo e dosarne la fasatura con la precisione di una frazione di grado di rotazione dell'albero motore.

Questo controllo intimo porta diversi vantaggi. Spruzzare il carburante liquido nel cilindro raffredda la carica in ingresso mentre evapora, il che attenua la detonazione e consente un rapporto di compressione più elevato, chiave per una maggiore efficienza termica e potenza. L'alimentazione può essere adattata strettamente al carico, e alcuni sistemi a benzina possono persino funzionare con una miscela stratificata e molto magra a basso carico, concentrando una nuvola combustibile vicino alla candela mentre il resto del cilindro contiene aria in eccesso. Il risultato è in genere più potenza e coppia da una data cilindrata, unite a consumi inferiori, ed è per questo che l'iniezione diretta è alla base del moderno motore a benzina turbo di cilindrata ridotta.

L'approccio non è privo di svantaggi. Poiché il carburante non lambisce più il retro delle valvole di aspirazione, depositi di carbonio e olio possono accumularsi lì nel tempo, richiedendo talvolta la pulizia con guscio di noce o trattamenti chimici per ripristinare il flusso d'aria. I motori a benzina a iniezione diretta tendono inoltre a produrre più particolato fine rispetto a quelli a iniezione indiretta, il che ha portato all'adozione del filtro antiparticolato benzina per rispettare i limiti di emissione. I componenti ad alta pressione e le strette tolleranze degli iniettori aumentano i costi e richiedono carburante pulito.

L'iniezione diretta è una delle espressioni dell'iniezione elettronica del carburante, condividendone i sensori, la centralina e la strategia ad anello chiuso di qualsiasi moderno sistema EFI, e molti motori a benzina recenti combinano entrambe le soluzioni, impiegando insieme iniettori indiretti e diretti per coglierne i punti di forza. Nel mondo diesel è realizzata attraverso il sistema common rail, dove un collettore comune ad alta pressione alimenta iniettori a comando elettronico per una combustione silenziosa, efficiente e a basse emissioni.