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I motori a benzina sono usualmente alimentati con una miscela formata all’esterno della camera di combustione. Più precisamente nel condotto di aspirazione, o tramite carburatore o tramite iniezione; da prima meccanica e ultimamente elettronicamente controllata.
I primi esempi di iniezione diretta di benzina si hanno nei motori aereonautici BMW e Mercedes-Benz utilizzati nel secondo conflitto mondiale.
Si trattava di iniezione meccanica (già conosciuta nella tecnologia dei motori a ciclo Diesel) il cui iniettore veniva posizionato lungo il cilindro, dove veniva scoperto dal pistone per permettere l’iniezione e la conseguente miscelazione del carburante per poi venire nuovamente nascosto per non danneggiarsi durante la combustione.
L’utiizzo più popolare in campo automobilistico lo troviamo applicato da Mercedes-Benz per la 300SL del 1955 (la cui coupé è conosciuta come “Ali di gabbiano”).
Con lo stesso schema ma coadiuvato dall’elettronica lo troviamo applicato da BMW, ma il vero salto di qualità si ha con l’iniezione diretta in camera di combustione (non più sul fianco del cilindro) e per l’esattezza in prossimità della candela.
Il rapporto stechiometrico corretto (combustione totale e nessuna formazione di inquinanti) è di 15,5:1 come spiego qui, ma per avere l’innesco della combustione serve un rapporto stechiometrico leggermente più ricco di benzina, quindi con la formazione esterna della miscela (carburatore, iniezione indiretta) era necessario prevedere un rapporto stechiometrico di 14,7:1 che è considerato lo standard per un corretto funzionamento del motore.
Con l’iniezione diretta in prossimità della candela è possibile formare il corretto rapporto stechiometrico solo attorno agli elettrodi e far funzionare il motore con un rapporto stechiometrico totale di gran lunga più magro, tranquillamente di 20:1.
Con la formazione esterna della miscela questa diviene omogenea in camera di combustione e bruciando totalmente provoca la combustione in eccesso di ossigeno -che è il principio della lancia termica- producendo altissime temperature capaci di consumare il cielo del pistone sino a praticarne un foro.
Iniettando il carburante in prossimità della candela si fa in modo che avvenga con un corretto rapporto stechiometrico l’innesco della combustione, ma non essendo carica di benzina la restante parte di aria questa non partecipa alla combustione e forma un “cuscino d’aria” tra il fronte di fiamma e il cielo del pistone.
Con questo sistema di iniezione si regola il regime di giri del motore solo agendo sul carburante iniettato e non è più necessario bilanciare la quantità di aria con un’ostruzione (ghigliottina o farfalla) sul condotto di alimentazione. Anche se comunque la si usa ancora -se pure non più collegato all’acceleratore- per risolvere problemi di avviamento a freddo e produzione di inquinanti.
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