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Valvole a farfalla e valvole di regolazione del flusso elettroniche

Lettura stimata: 5 minuti

Nel funzionamento dei moderni motori a combustione interna, la gestione della quantità dell’aria in aspirazione è oggi un aspetto tecnico fondamentale: a riguardo analizziamo quei componenti preposti alla gestione del flusso dell’aria, e cioè le farfalle motorizzate e quelle modificatrici del flusso. La valvola a farfalla è diventato un componente molto complesso, e non è più un semplice organo meccanico come accadeva nei motori più datati: la sua movimentazione era determinata dall’azione del driver sul pedale dell’acceleratore, a cui era collegata tramite un cavo in acciaio.

Ora si parla di una “farfalla motorizzata”, che è un modulo dotato di un attuatore (motorino elettrico) e di una propria elettronica integrata, comandato dalla centralina iniezione:

Farfalla motorizzata

Modulo elettronico integrato

Prendiamo ad esempio quella che equipaggia un motore diesel: la valvola viene utilizzata per ridurre lo scuotimento del motore in fase di spegnimento e per attuare le strategie di rigenerazione del DPF. La farfalla in condizioni di riposo è aperta, e tale rimane con il motore in moto e spento; si chiude immediatamente quando, in fase di spegnimento del propulsore, viene comandata dalla centralina riducendo così gli scuotimenti. Durante l’attuazione delle strategie del DPF, la farfalla viene invece comandata in maniera continua dalla centralina per gestire le temperature necessarie alla rigenerazione del filtro antiparticolato. Come detto, il componente è dotato al suo interno di un modulo elettronico che lo governa completamente a seconda dei comandi inviati dalla centralina, che sono di tipo PWM con un’ampiezza di 12 V. Il  modulo è inoltre provvisto di due sensori interni che lo informano della posizione della farfalla: questo dato viene utilizzato per l’elaborazione di un segnale di feed-back da inviare alla centralina motore che le comunica se il comando da essa impartito è stato eseguito in maniera corretta. Il segnale di feed-back viene generato dal modulo elettronico della farfalla modulando il segnale in tensione, di ampiezza 5 V, emesso direttamente dall’ECU, che in tal modo comprende immediatamente il tipo di responso ricevuto.

Le farfalle modificatrici di flusso invece intervengono sulle modalità di riempimento del cilindro; in realtà con questa definizione si indica un sistema più complesso, composto anche da un attuatore e da un leveraggio che movimentano proprio le farfalle  modificatrici,  a loro volta poste sul collettore d’aspirazione con doppio condotto per ogni cilindro del sistema “swirl variabile”: l’attuatore  agisce sulle farfalle aprendo e chiudendo uno dei due condotti simultaneamente per ogni singolo cilindro, al fine di ottimizzare il moto di riempimento della camera di combustione. Infatti a bassi e medi regime di rotazione, il sistema prevede l’apertura di una sola luce di aspirazione che è in grado di imprimere alla miscela aria – combustibile un elevata turbolenza, permettendole di riempire la camera di combustione in maniera ottimale anche quando il motore si trova ad un limitato numero di giri. Mentre quando si richiede potenza al propulsore, il numero di giri sale e la miscela in ingresso acquisce automaticamente la turbolenza necessaria: in questo caso non si ha più bisogno dell’effetto “swirl” e quindi il sistema apre anche il secondo passaggio, per soddisfare anche il maggiore fabbisogno di aria in seguito all’aumentata richiesta di potenza. Il sistema farfalle modificatrici è regolato dalla centralina tramite un segnale ad onda quadra di tipo PWM, che inoltre controlla il suo stato/posizione tramite un segnale di “feedback”, quindi alla stessa identica maniera di come viene gestita la farfalla motorizzata.

Sistema "swirl"

  1. Attuatore elettrico comando valvole swirl
  2. Valvole swirl
  3. Leveraggio di collegamento valvole swirl

Segnali generati

Le immagini seguenti illustrano sia il segnale di comando impartito dalla centralina, sia il segnale di ritorno (feed-back) emesso dai moduli elettronici:

Segnali di azionamento e feed - back: chiusura delle farfalle

Segnali di azionamento e feed - back: apertura delle farfalle

L’avaria del componente è segnalata alla centralina nel modo seguente.

Il segnale della centralina presenta periodi in cui ha un ampiezza di 4 V circa e periodi con ampiezza di 0 V: le inversioni sono le prove continue dell’ECU per verificare la presenza e la funzionalità del componente. Le continue interrogazioni della centralina sono dovute al fatto che essa non riceve alcun feed-back dal modulo, come si può vedere dall’assenza del segnale PWM (grafico blu): essendo in avaria, il modulo non è in grado di elaborare il segnale in tensione di 5 V inviato dalla centralina, che lo interpreta come un guasto del modulo stesso.

Segnale avaria del modulo

Ad un’indagine con una strumentazione diagnostica, questi sono i codici errore che si potrebbero riscontrare:

  • P2015: POSIZIONE FARFALLE COLLETTORE
  • P2013: ATTUATORE DI COMANDO ARIA COLLETTORE DI ASPIRAZIONE BANCATA 1 CIRCUITO ALTO
  • P2108: CONTROLLO ATTUATORE VALVOLA A FARFALLA
  • P2111: SISTEMA DI CONTROLLO DELLA VALVOLA A FARFALLA BLOCCATO APERTO
3 commenti
  1. Marco
    Marco dice:

    Benvenuto nel blog pept, e grazie del giudizio. Continua a seguirci, e sei hai domande, curiosità o approfondimenti da fare ne saremo ben felici!

    Rispondi
  2. mauaoTDI
    mauaoTDI dice:

    Ciao Marco
    premetto che io ho una golf serie 6 Tdi 110 cv.
    dopo aver fatto il tagliando dei 90000 km ho notato che la macchina aveva dei piccoli vuoti ( sopratutto in discesa) e con marce alte intorno ai 2000 e 3000 giri/min.
    Dopo aver portato la macchina in concessionaria per una verifica ( premetto che non avevo nessuna spia accesa sul quadro strumenti), i tecnici hanno riscontrato un errore sul corpo Farfallato . Ora dopo aver controllato il cablaggio i tecnici si sono accorti che la parte elettrica della valvola era ricoperta d’olio..causando cosi un segnale errato in centralina.
    In realtà secondo i tecnici una pulizia non basta a risolvere il problema e devo sostituire tutta la valvola…
    la mia domanda è come è possibile che la valvola si sia ricoperta d’olio? secondo te è un problema della valvola oppure la mia macchina ho un altro problema che ha causato il danno sulla farfalla ???
    ti ringrazio in anticipo
    voto 10 e lode a questo blog.

    Matteo

    Rispondi

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