Corpi farfallati

Funzione e applicazione

Il corpo farfallato si trova nel condotto di aspirazione del motore a combustione e regola il flusso d’aria che entra nel motore.

Funzione e ambiti di applicazione

Il corpo farfallato serve a regolare l'aria in un motore a combustione interna.

In base al tipo di motore, assolve a diverse funzioni.

Visione generale del sistema e funzionamento

Il corpo farfallato dispone di tre stati principali, ciascuno dei quali corrisponde a una condizione operativa specifica del sistema di aspirazione del motore. Gli stati regolano la quantità di aria aspirata e influiscono su prestazioni del motore, consumo di carburante ed emissioni. Di seguito si descrivono gli stati principali:

Transizioni tra gli stati

• I corpi farfallati moderni, in particolare i sistemi di controllo elettronico dell'acceleratore (ETC), regolano la posizione della farfalla in modo continuo e preciso in base ai segnali provenienti dai sensori (ad esempio, la posizione del pedale dell'acceleratore, il carico del motore e la velocità).
• Queste transizioni sono fondamentali per garantire la guidabilità, il controllo delle emissioni e la risposta del motore.

Ogni stato svolge un ruolo essenziale nel funzionamento del motore ed eventuali anomalie del corpo farfallato possono causare prestazioni scadenti o problemi di guidabilità.

Regime minimo

Primo stato del corpo farfallato: regime minimo

1. Farfalla chiusa (regime minimo)

• Descrizione:
  • La valvola a farfalla è quasi completamente chiuso, consentendo un flusso d’aria minimo nel collettore di aspirazione.
  • Questa posizione corrisponde al funzionamento al minimo o in decelerazione.
• Funzione:
  • Mantiene un passaggio controllato dell'aria per garantire la combustione stabile ai regimi di minimo.
  • Un sistema di controllo del minimo come una valvola di regolazione dell'aria o un bypass della farfalla può modulare il flusso dell’aria per stabilizzare il regime del motore.
• Caratteristiche principali:
  • Vuoto elevato (bassa pressione) dietro la valvola a farfalla.
  • Iniezione del carburante minima, ottimizzata per mantenere il regime minimo.

Carico parziale

Secondo stato del corpo farfallato: carico parziale

2. Farfalla parzialmente aperta (carico parziale)

• Descrizione:
  • La valvola a farfalla si apre parzialmente in risposta all'azione del conducente (pressione moderata sul pedale dell'acceleratore).
  • È lo stato comune durante la guida normale o a velocità di crociera.
• Funzione:
  • Consente il passaggio di una quantità di aria controllata per bilanciare potenza e rendimento.
  • Permette un’iniezione moderata di carburante in base alla richiesta di potenza del motore.
• Caratteristiche principali:
  • Vuoto moderato nel collettore di aspirazione.
  • Il flusso d’aria aumenta in proporzione all’apertura della farfalla.

Farfalla completamente aperta

Terzo stato del corpo farfallato: farfalla completamente aperta

3. Farfalla completamente aperta

• Descrizione:
  • La valvola a farfalla è completamente aperto, consentendo il massimo flusso d’aria verso il collettore di aspirazione.
  • Si verifica durante forti accelerazioni o in condizioni di guida ad alte prestazioni.
• Funzione:
  • Ottimizza l'erogazione di potenza consentendo al motore di aspirare la massima quantità d’aria possibile.
  • Comporta un aumento della quantità di carburante iniettata, consentendo prestazioni ottimali del motore.
• Caratteristiche principali:
  • La pressione nel collettore di aspirazione si avvicina a quella atmosferica (vuoto minimo).
  • L'elevata portata d’aria consente di ottenere la massima potenza del motore.

Fasatura di accensione

La depressione destinata alla regolazione della fasatura di accensione solitamente viene rilevata nella zona compresa tra la valvola a farfalla e il motore, all’interno del collettore di aspirazione. Ciò significa che, quando la valvola a farfalla è chiusa, ovvero al minimo o con apertura ridotta, l'aria aspirata dal motore incontra una forte resistenza al passaggio, generando un vuoto elevato.

Distributore di accensione a doppia membrana - Descrizione generale

• Funzione:
  • Combina la regolazione centrifuga con la regolazione anticipata e ritardata della fasatura di accensione.
• Vantaggi:
  • L’accensione ritardata al minimo riduce le emissioni grazie a una combustione più completa.
  • Ottimizza il funzionamento del motore al minimo, a carico parziale e a pieno carico.

1. Minimo (nessun carico):

Depressione elevata → regolazione ritardata.

2. Carico parziale (apertura della farfalla fino a 1/4):

Regolazione anticipata dovuta all’elevata depressione nel carburatore.

3. Pieno carico:

Entrambe le membrane in posizione di riposo → È attiva solo la regolazione centrifuga.

Pressioni dell'aria a monte e a valle della valvola a farfalla (interazione MAF MAP)

L’interazione tra le pressioni a monte e a valle della valvola a farfalla è fondamentale per controllare l'erogazione di aria al motore. Due importanti sensori, il Misuratore del flusso di massa d’aria (MAF) e il Sensore di pressione assoluta del collettore (MAP), registrano i dati critici:

Differenze di pressione e valori di riferimento:

• Al minimo:
  • A monte della valvola a farfalla: pressione atmosferica (~1013 mbar).
  • A valle della valvola a farfalla: depressione elevata (~300-400 mbar).
• A carico parziale:
  • A monte della valvola a farfalla: pressione atmosferica.
  • A valle della valvola a farfalla: vuoto moderato (~600-800 mbar).
• A pieno carico:
  • A monte della valvola a farfalla: pressione atmosferica.
  • A valle della valvola a farfalla: pressione quasi atmosferica (~950-1000 mbar).

Servofreno

La valvola a farfalla svolge un ruolo importante nel funzionamento del servofreno, sfruttando la depressione generata nel collettore di aspirazione del motore.

Quando la valvola a farfalla è parzialmente chiusa, si crea un vuoto nel collettore di aspirazione, necessario per il corretto funzionamento del servofreno. Tale vuoto viene utilizzato per aumentare la forza frenante e rendere più agevole la pressione sul pedale per il conducente.

Servofreno a depressione

• Utilizzo:
  • Installato nella maggior parte dei sistemi frenanti delle automobili.
• Funzionalità:
  • Sfrutta la depressione per aumentare la forza frenante.
  • Fonte della depressione:
    • Motore a benzina: condotto di aspirazione nel collettore di aspirazione.
    • Motore diesel: pompa a vuoto (0,5-0,9 bar).

Corpo farfallato meccanico - Struttura e funzione

Il corpo farfallato è collegato meccanicamente al pedale dell'acceleratore ed è azionato tramite un cavo.

• La posizione della valvola a farfalla viene trasmessa alla centralina tramite un segnale elettronico.

L’accelerazione è controllata mediante il pedale dell'acceleratore, collegato alla valvola a farfalla per mezzo di un cavo Bowden.

• Questo comando agisce sulla valvola a farfalla, consentendo il passaggio del volume d’aria richiesto dal motore.

Corpo farfallato semi-elettronico - Struttura e funzione

Anche nella valvola a farfalla elettromeccanica, la posizione della farfalla viene regolata meccanicamente tramite il cavo Bowden.

• La posizione della valvola a farfalla viene trasmessa alla centralina tramite un segnale elettronico.
• Una volta sincronizzati tutti i parametri dei vari sensori presenti nella centralina, la valvola a farfalla viene regolata con precisione da un motorino di posizionamento!

Anche nella valvola a farfalla elettromeccanica, la posizione della farfalla viene regolata meccanicamente tramite il cavo Bowden.

• La posizione della valvola a farfalla viene trasmessa alla centralina tramite un segnale elettronico.
• Una volta sincronizzati tutti i parametri dei vari sensori presenti nella centralina, la valvola a farfalla viene regolata con precisione da un motorino di posizionamento!

Corpo farfallato elettronico - Struttura e funzione

Nelle valvole a farfalla elettroniche non esiste alcun collegamento meccanico con il pedale dell'acceleratore. La richiesta del conducente viene rilevata tramite un pedale dell'acceleratore elettronico.

• Il sistema di gestione del motore confronta continuamente questo segnale con i dati provenienti dai sensori del motore, al fine di calcolare la posizione ottimale della valvola a farfalla.
• La valvola a farfalla elettronica è controllata esclusivamente da un servomotore, azionato dal sistema di gestione del motore tramite un segnale di comando.

Nelle valvole a farfalla elettroniche non esiste alcun collegamento meccanico con il pedale dell'acceleratore. La richiesta del conducente viene rilevata tramite un pedale dell'acceleratore elettronico.

• Il sistema di gestione del motore confronta continuamente questo segnale con i dati provenienti dai sensori del motore, al fine di calcolare la posizione ottimale della valvola a farfalla.
• La valvola a farfalla elettronica è controllata esclusivamente da un servomotore, azionato dal sistema di gestione del motore tramite un segnale di comando.

Valvole di regolazione dell'aria (diesel) - Corpo farfallato - Struttura e funzione

Nei motori diesel, le valvole a farfalla sono indicate come valvole di regolazione dell'aria, disponibili con o senza elettronica di comando integrata.

• Queste valvole utilizzano un motorino elettrico per regolare la portata dell'aria di aspirazione, al fine di controllare con precisione il ricircolo dei gas di scarico e prevenire vibrazioni indesiderate durante lo spegnimento del motore.

Suggerimenti per l’installazione - Corpo farfallato

1. Verificare la posizione della valvola a farfalla nel manuale del veicolo (i diversi costruttori possono adottare posizioni di montaggio e configurazioni differenti)
2. Assicurarsi che il motore sia freddo
3. Aprire il cofano
4. Rimuovere eventuali componenti ausiliari collegati alla valvola a farfalla
5. Scollegare il connettore e/o sganciare il cavo Bowden
6. Svitare la valvola a farfalla
7. Avvertenza importante! Prestare la massima attenzione a non far entrare corpi estranei nel sistema di aspirazione aperto
8. Avvitare la nuova valvola a farfalla (sostituire la guarnizione!)
9. Ricollegare il connettore e/o riagganciare il cavo Bowden
10. Rimontare i componenti ausiliari della valvola a farfalla
11. Chiudere il cofano
12. Se possibile, effettuare l'apprendimento della nuova valvola a farfalla con lo strumento diagnostico!

Anomalie

Sintomi di un corpo farfallato sporco/contaminato o difettoso:

1. Il motore non si avvia o non funziona in modo regolare.
2. Potenza del motore ridotta.
3. Problemi al minimo (ad es. oscillazioni del regime, minimo instabile o ritardo della riduzione dei giri).
4. Spia “Avaria del motore” (spia del motore) accesa.
5. Irregolarità nella risposta dell'acceleratore.
6. Aumento del consumo di carburante

Cause meccaniche

• Depositi e contaminazione
  • Olio, sporco o fuliggine possono accumularsi sulla valvola a farfalla, in special modo nei veicoli con sistemi di ricircolo di gas di scarico (EGR) o a nebbia d’olio.
  • Conseguenza: la farfalla non si muove più liberamente, causando problemi al minimo o una risposta imprecisa dell'acceleratore.
• Usura
  • Dopo un lungo utilizzo, componenti meccanici come l’asse o la leva di comando della valvola possono usurarsi.
  • Conseguenza: controllo impreciso o blocco del piattello.
• Blocco
  • Oggetti o difetti nel collettore di aspirazione possono impedire il movimento della farfalla.
  • Conseguenza: guasto del motore e perdita di potenza.

Cause elettriche

• Sensori di posizione della valvola a farfalla difettosi
  • La valvola a farfalla funziona con sensori (TPS - sensori di posizione dell’acceleratore) che ne rilevano la posizione e l’angolo di apertura. Un guasto provoca un’errata interpretazione da parte della centralina.
  • Conseguenza: anomalie nella risposta dell'acceleratore.
• Difetti dell’attuatore
  • Il motorino elettrico che apre e chiude la valvola a farfalla può guastarsi a causa di surriscaldamento o usura.
  • Conseguenza: impossibilità di controllare correttamente la farfalla.
• Problemi a cavi e collegamenti
  • Cavi corrosi, allentati o rotti tra la valvola a farfalla e la centralina possono causare una perdita del segnale.
  • Conseguenza: comunicazione interrotta e comparsa di codici di errore.

Problemi del software

• Mancata calibrazione
  • Dopo la sostituzione della batteria o interventi di riparazione, la valvola a farfalla spesso deve essere riappresa dalla centralina. In caso contrario funzionerà in modo non preciso.
  • Conseguenza: minimo oscillante o risposta dell'acceleratore imprecisa.
• Errore della centralina (ECU)
  • Un errore software della centralina del motore può impedire un comando corretto della valvola a farfalla.
  • Conseguenza: prestazioni irregolari o guasto completo del sistema.

Risoluzione dei problemi

Una valvola a farfalla può presentare difetti di origine meccanica, elettrica o di software. Di seguito si riportano le misure consigliate:

1. Lettura dei codici di errore: utilizzare uno strumento diagnostico OBD-II per determinare i codici di errore esatti.
2. Pulizia della valvola a farfalla: i depositi possono provocare problemi meccanici.
3. Controllo dei collegamenti: verificare che cavi e connettori siano privi di corrosione o danneggiamenti.
4. Programmazione del software: dopo un intervento di riparazione può essere necessario ricalibrare la valvola a farfalla.
5. Officina autorizzata: se non si riesce a individuare la causa, si consiglia di rivolgersi a un’officina specializzata.

Segnale

Il segnale della valvola a farfalla è fondamentale per controllare in modo preciso l'aria aspirata dal motore. Viene generato e monitorato da sensori e attuatori integrati nella valvola stessa.

Il potenziometro della valvola a farfalla è un componente importante del sistema di iniezione dei veicoli moderni. Misura la posizione della valvola a farfalla, che regola la quantità di aria introdotta nel motore. Il potenziometro invia un segnale elettrico alla centralina del motore, che utilizza queste informazioni per gestire in modo ottimale la miscela aria-carburante. Questo garantisce una combustione efficiente e migliori prestazioni del motore. Se il potenziometro risulta difettoso, possono manifestarsi problemi come perdita di potenza o funzionamento irregolare del motore.

Funzione:

Il potenziometro della valvola a farfalla con segnali contrapposti fornisce due tensioni:

• Segnale primario: la tensione aumenta in proporzione all’apertura della valvola a farfalla.
• Segnale secondario: la tensione diminuisce in proporzione all’apertura della valvola a farfalla (in direzione opposta).

Valori normali del segnale:

• Posizione della valvola a farfalla:
  • Chiuso: circa 0,5 volt (5-10% dell’apertura massima).
  • Posizione di minimo: circa 10-15%.
  • Completamente aperto: circa 4,5 volt (90-100% dell’apertura massima).
• Deviazioni:
  • Una differenza tra il sensore A e il sensore B genera codici di errore (ad es. P2135).

Grafico del segnale

Il grafico del segnale mostra un potenziometro della valvola a farfalla con segnali contrapposti:

• Segnale primario (blu): la tensione aumenta in proporzione all’apertura della valvola a farfalla (ad es. da 0,5 V al minimo a 4,5 V a pieno carico).
• Segnale secondario (rosso tratteggiato): la tensione diminuisce allo stesso tempo nello stesso rapporto (da 4,5 V al minimo a 0,5 V a pieno carico).

La somma costante dei due segnali (5 V) consente un controllo di plausibilità affidabile per individuare errori o deviazioni.

Sensore A (lineare) (blu)

Sensore B (inverso) (rosso)