MODIFICA DELLA IAT (RILEVATORE DELLA T° DELL'ARIA ASPIRATA)

di Andrea “belinassu” - belinassu@libero.it

COSA E' LA IAT

La IAT è un sensore presente nella scatola del filtro aria di tutti i motori benzina o diesel a gestione elettronica.

La centralina ha bisogno di sapere la temperatura dell'aria aspirata per calcolare la giusta quantità di benzina (o gasolio) e gli anticipi di accensione.

Questo perché la densità dell'aria aumenta col diminuire della temperatura.

Ciò implica che a parità di volume ci sarà una maggiore massa di aria aspirata nelle camere di scoppio.

Ovviamente la densità dell'aria varia anche in rapporto alla pressione atmosferica, e ci sono spesso anche sensori di pressione a informare la centralina.

Come è noto il rapporto stechiometrico ideale tra aria e benzina è ben preciso, deve essere 14,7/1.

Un rapporto diverso porta a combustioni meno efficienti e produzione di incombusti (ci sono in realtà deroghe a questa affermazione ma per semplicità le vediamo più avanti).

E' interessante notare che ad una diminuzione di soli 10°C la densità dell'aria aumenta di circa il 3% (se a 20°C erano aspirati 100 grammi di aria in un cilindro a 10°C ne saranno aspirati circa 103 grammi )

quindi si andrebbe incontro ad uno smagrimento della miscela aria/combustibile del 3%.

Grazie alle informazioni sulla temperatura fornite dalla IAT la centralina (ECU) provvede ad aumentare coerentemente l'iniezione di benzina o a diminuirla in basa al dato della temperatura rilevata.

Una volta spiegata la funzione della IAT nel ciclo di funzionamento della gestione del motore è lecito chiedersi cosa ci sia dentro.

Non c'è nulla di magico o strano, è solo una NTC ossia una resistenza che varia il suo valore al variare della temperatura in modo negativo (più bassa la temperatura più alto il valore di resistenza e viceversa).

Quindi la IAT trasforma la temperatura in un valore di resistenza, perciò interpretabile dalla ECU.

Qui ci rendiamo conto che potremmo intervenire in questo punto di rilevamento inserendo arbitrariamente una resistenza diversa per far credere alla ECU che ci sia una temperatura diversa da quella reale.

Questo produrrà una variazione sulla correzione dell'iniezione di benzina (incrementandola o decrementandola a seconda del valore inserito, in relazione alla temperatura reale)

PERCHE' MODIFICARE LA IAT?

In un tale equilibrio di gestione dell'iniezione da parte della ECU, viene da chiedersi che bisogno ci sia di modificare qualcosa che è stato studiato per funzionare bene così.

La risposta è semplice, ma ha bisogno di alcune spiegazioni aggiuntive a quanto scritto sopra.

E' vero che il rapporto stechiometrico ideale è 14,7/1 ma il migliore rendimento per un motore (che funziona nel mondo fisico e non in quello ideale) si ottiene con un rapporto stechiometrico più basso.

Nei motori a carburatore di arrivava a 13/1 o anche meno.

Le case costruttrici si sono tuttavia spinte verso il rapporto ideale per contenere le emissioni inquinanti, sacrificando, a volte in modo anche piuttosto tangibile, le prestazioni del motore (è percezione comune che nelle moto ci sia un “buco” di erogazione intorno ai 4000 giri).

La modifica della IAT ci aiuta in questo caso a recuperare quella percentuale di carburante tolto per riportare il rapporto stechiometrico a valori prestazionalmente interessanti.

Soprattutto è un sensore facilmente raggiungibile, che agisce su tutto l'arco dei giri e a in tutte le condizioni di carico in fase di accelerazione (non a gas costante), e pilota la ECU ad usare ingrassamenti prestabiliti secondo le sue tabelle interne.

Quindi è scongiurato il rischio di indurre la ECU a usare valori indiscriminati di iniezione e di anticipo d'accensione.

A gas costante il ciclo Lambda esclude l'intervento della IAT evitando inutili sprechi di carburante aggiuntivo e ripristinando condizioni di consumo ottimali.

Sembra l'uovo di colombo, e in buona misura, pur con tutti i limiti del caso, lo è.

Non a caso la maggior parte delle centraline aggiuntive commerciali, con nomi allettanti che evocano performances e competizioni si collegano, ingannandolo, proprio a questo sensore, e spesso dietro il nome promettente di “centralina aggiuntiva” si nasconde una semplice resistenza o un potenziometro o poco di più.

Di fatto mantengono le promesse di un aumento di prestazioni, ma a che prezzo, e spesso neanche nel modo migliore.

Più avanti vedremo il perché.

COME MODIFICO LA IAT

Una volta capito il principio di funzionamento delle centraline aggiuntive commerciali, e avendo un minimo di manualità e inventiva va da se che viene voglia di provare a giocare con le rilevazioni della IAT per provare a migliorare le prestazioni della moto.

Soprattutto perché su alcuni modelli è evidente (sulla mia BMW in modo fastidioso) il problema dell'effetto ON-OFF, della poca prontezza di acceleratore e dei vuoti di erogazione dovuti proprio all'eccessiva magrezza della carburazione di serie.

Ho quindi cercato la IAT sulla mia moto, l'ho smontata e ho misurato il valore di resistenza a temperatura ambiente (circa 25°C)


Nel mio caso il valore a 25°C (che poi è quello nominale della NTC) era circa 4,85KOhm.

Quindi ho iniziato a interporre delle resistenze aggiuntive inserendole con dei connettori bosch uguali a quelli usati di serie, così non dove scollegare o tagliare alcun filo originale.

Con un po' di fantasia mi sono fatto in casa una vera e propria “centralina aggiuntiva” che altro non era che un selettore per provare diverse resistenze scegliendole con un selettore a più posizioni.



Esteticamente non aveva nulla da invidiare a soluzioni commerciali e tutto sommato anche le prestazioni erano buone.

Già con piccoli valori resistivi si otteneva un notevole attenuamento dell'effetto ON-OFF e si notava una migliore prontezza di acceleratore.

Potendo scegliere più posizioni c'era anche modo di provare ad aumentare gradualmente sapendo anche di quanto si aumentava

(questo era lo scopo di usare un selettore a più step di resistenza anziché un potenziometro)

Per completezza avevo anche misurato la iat a diverse temperature (usando un bicchiere di acqua e un termometro), quindi mi ero fatto un grafico per vedere come cambiava la sua resistenza al variare del clima.

E mi ero messo il grafico sul retro del "belinassu box" così mi rendevo conto approssimativamente quanto potevo simulare di diminuzione di temperatura.

 

PRIMA EVOLUZIONE DELLA MODIFICA - USARE UNA SECONDA NTC

Osservando la curva della IAT originale in uno spettro di temperature più ampio, non si può però fare a meno di notare che non ha un andamento rettilineo.


Questo fa si che una volta trovato il valore ottimale di resistenza lo sfasamento prodotto sarebbe stato valido

solo a quella temperatura, o in quelle immediatamente vicine, e sarebbe rapidamente diventato insufficiente o eccessivo, al diminuire o all'aumentare rispettivamente, della temperatura esterna.

Si era costretti a giocare col selettore continuamente man mano che si andava incontro a cambiamenti climatici (ad esempio partendo dal mare e arrivando in un bosco, dove la temperatura era più bassa).

Da questa constatazione nasce l'idea di avere un dispositivo che si adegui automaticamente senza dover agire dall'esterno misurando sempre la temperatura dell'aria per dare il giusto incremento.

Basta usare una seconda NTC al posto della resistenza fissa e si adeguerà da sola.

L'unica difficoltà è trovare quella del valore resistivo giusto (Ohm) e con la giusta curva di risposta (indicata dal fattore Beta), in modo che deciso uno sfalsamento di rilevamento (ad esempio 10°C in meno) lo mantenga sempre costante nell'arco di utilizzo della moto, diciamo da -10°C ai +40°C.

Ci sono un po' di calcoli da fare per ottenere il valore corretto di NTC da usare, e in questa sede ve li risparmio,

comunque in questo modo si garantirà sempre la stessa percentuale di incremento di iniezione a qualsiasi temperatura di utilizzo, senza decadimenti o ingrassamenti eccessivi.

La NTC giusta andrà poi posizionata in un punto in cui rilevi la temperatura dell'aria esterna senza essere condizionata da quella del motore, radiatore o altre fonti di calore che disturbino la rilevazione corretta.

Questo è il dispositivo che ne è venuto fuori:



Niente di nuovo, dato che ho poi scoperto che già qualcuno ci aveva pensato realizzando una cosa simile e commerciandola sotto il nome di “BoosterPlug” (ma ci sono anche altre varianti commercializzate da altre aziende).

Ho potuto fare diverse prove con diversi tipi di NTC, trovando il livello di correzione ottimale per la mia moto, e spendendo sicuramente meno rispetto all'alternativa commerciale.

SECONDA EVOLUZIONE DELLA MODIFICA - INTEGRARLA DENTRO LA IAT

Con il “belinassu plug” la moto andava bene, e mi è capitato anche di farne qualcuno per altre moto come la mia con risultati apprezzati e sinceri ringraziamenti.

Però si trattava sempre di avere dei fili in giro per la moto per portare davanti la seconda NTC e avere un secondo punto di rilevazione esterno all'airbox, quindi non ottimale.

Il passo successivo era ricalcolare il valore complessivo della NTC risultante dalla somma delle due NTC (aggiuntiva+IAT originale), e integrare il tutto in una sola modifica della IAT, sostituendo l'elemento sensibile interno con uno opportuno per avere lo sfalsamento di rilevazione desiderato.

Tra l'altro a lavoro ultimato la IAT resta identica all'originale, e non ci sono cablaggi in giro per il telaio.

In questo modo si arriva al massimo ottenibile da questa modifica, il rilevamento e il valore usato per lo sfalsamento sono ottimali, non ci sono cavi o elementi esterni da fissare, la moto resta come se fosse tutta originale, anche visivamente parlando. I risultati sono molto buoni sul piano delle prestazioni, senza influenzare i consumi.

EFFETTI TIPICI DELLA MODIFICA - SPERIMENTATI SULLA MIA MOTO ( BMW F650GS TWIN )

LA PROVA FINALE - RISULTATO SU BANCO INERZIALE

Ecco i risultati a banco della rullata con IAT modificata (curve blu) e con IAT originale (curve rosse).

Come si può notare i risultati sono apprezzabili seppur contenuti, soprattutto sono interessanti in virtù dell'economicità e della semplicità di questa modifica.

Si tratta di circa 1-1,5Cv e circa 5Nm guadagnati pressoché su tutto l'arco di erogazione.


CONCLUSIONI

Ho sempre letto diverse e opposte opinioni sull'opportunità o meno di effettuare la modifica (speso letteralmente venduta come una panacea, indicando di inserire una resistenza fissa di valore arbitrario al posto del sensore originale).
Onestamente ho sempre ritenuto grossolano e inutile “taroccare” i sensori della gestione motore per ottenere poi magri risultati.

Evidentemente questo è uno dei casi in cui, se fatto bene, questo “espediente” ha dei pregi tangibili, oltre i limiti del caso.

Con questo breve resoconto spero di aver fatto chiarezza sull'influenza della IAT sulla gestione motore e sulle possibilità di modifica, operate “cum grano salis”.

Se si vuole ottenere di più dall'ottimizzazione della gestione elettronica del motore, senza ricorrere a modifiche meccaniche, non resta che la riprogrammazione della centralina (nei casi in cui sia possibile farlo).

Questo argomento è stata la naturale evoluzione della modifica di cui sopra e ne parlerò a parte.