di Aldo Ballerini - 17 dicembre 2015

Le centraline aggiuntive

Si interpongono tra la centralina originale e i sensori, intercettano i segnali, li elaborano e li rinviano  (riveduti e corretti). Obiettivo: migliorare l’erogazione e la guida. Sono le centraline aggiuntive. Rassegna delle principali e prova della Rapid Bike Racing su una BMS S 1000 R: vi diciamo com'è fatta, come funziona e quanto costa

Intercettare e ingannare

Ci sono due sistemi per modificare elettronicamente il carattere del motore: rimappare la centralina originale oppure utilizzare una centralina aggiuntiva. Nel primo caso si correggono le cosiddette mappe; nel secondo il metodo di lavoro è più sottile. Il software originale non si tocca, ma si intercettano i segnali di alcuni sensori della moto, si “ritoccano” e si rinviano alla centralina originale. L’obiettivo è quello di  “ingannarla”, facendole vedere una situazione che non è quella reale, ma quella che ci permette di  ottenere la risposta che desideriamo. Un esempio semplice è la modulazione del segnale della sonda lambda: si legge il valore istantaneo, si ritocca per far credere alla centralina originale della moto che in quell’istante la carburazione sia più magra di quello che è in realtà, e poi si rinvia immediatamente alla centralina stessa. Che, ovviamente, “reagisce” ingrassando. Così, senza toccare nulla del sistema di serie, si ottiene il risultato voluto: il motore ha una risposta più pronta, grazie alla maggior quantità di carburante iniettata. Questo metodo può essere molto sofisticato, arrivando alla quasi completa gestione del motore. Oltre al segnale della sonda lambda, una centralina aggiuntiva può infatti lavorare con le informazioni che giungono dal sensore sulla farfalla, da quello sull’albero motore, e può gestire direttamente gli iniettori e l’anticipo dell’accensione. Può fare, insomma, quello che vuole. 

TROVA LA CHIAVE

Ovviamente le Case motociclistiche non forniscono le chiavi d’accesso alla gestione elettronica della moto, distribuendo il manuale di tutti i (numerosi) segnali che viaggiano nella rete di bordo. Quindi il primo passo che deve compiere la squadra degli ingegneri che progettano una centralina aggiuntiva è il reverse engineering: analizzano il funzionamento del sistema originale della moto, ne comprendono la logica di intervento - tipo e forma dei segnali elaborati - e quindi la riproducono, in questo caso modificandone le funzioni. Nel caso di una nuova moto occorre quindi analizzare tutti i segnali che girano nel can-bus, identificare quelli che interessano la gestione del motore e decodificarne il significato. Poi la centralina aggiuntiva li dovrà ritoccare (modulare) secondo le proprie esigenze e quindi ritrasmettere in tempo reale alla ECU originale della moto. Il segnale, benché modificato, dovrà essere coerente con ciò che si aspetta il software originale, sia come forma del segnale, sia come frequenza, altrimenti - come sappiamo - il sistema diagnostico identifica un errore e va in blocco. Nello schema che segue è sintetizzato il lavoro di una centralina aggiuntiva. I cavi in dotazione, completi di spinotti dedicati, si collegano ai sensori della moto, ne intercettano il segnale e poi lo rinviano, modulato secondo le proprie strategie, alla centralina originale della moto. Questa riceve sempre un'informazione corretta, benché modificata (altrimenti andrebbe in blocco per errore), e risponde secondo le proprie  strategie. Il software originale non viene quindi modificato, ma ingannato per rispondere secondo le nuove  esigenze.

NON SOLO LE PRESTAZIONI

Quando si parla di centralina ed elaborazioni, la prima idea che viene in mente è l’incremento delle  prestazioni. Questo può essere un obiettivo, che però per essere apprezzabile deve essere accompagnato da altri interventi, come la sostituzione dello scarico, del filtro, e quelli ancor più importanti sul motore. Lavorare solo sull’elettronica per ottenere prestazioni elevate non basta, a meno che non si parta da un motore limitato elettronicamente; in tal caso il margine potrebbe essere molto ampio. In generale, quindi, le centraline aggiuntive si utilizzano per migliorare la qualità dell’erogazione, funzione utilissima soprattutto all’inizio degli anni ‘90, quando buona parte dei primi sistemi di iniezione - tra on-off e risposta poco lineare all’acceleratore - lasciavano alquanto a desiderare in quanto a regolarità del funzionamento, rendendo la guida molto difficile. Oggi le cose vanno molto meglio, ma resta ancora aperto uno spiraglio nella fascia dei bassi e medi regimi, dove le norme antinquinamento sempre più restrittive complicano la definizione di mappe capaci di associare rispetto dei vincoli sulle emissioni gassose, regolarità e pienezza dell’erogazione. Per contenere la percentuale di idrocarburi incombusti nei gas di scarico entro i limiti imposti dalle norme occorre infatti mantenere un’erogazione piuttosto magra in basso. Molte Case motociclistiche riescono a cogliere con ottimi risultati questo obiettivo congiunto, ma lavorando in questa fascia di regimi è ancora possibile ottenere un motore ancor più pronto e morbido alla risposta all’acceleratore. Qualità che in  genere si associano anche a una maggior durata del motore, che lavora meglio, e a consumi più ridotti. Da questo punto di vista, è vero che in genere una centralina aggiuntiva lavora ai medio-bassi facendo iniettare più benzina, quindi in teoria consumando di più, ma questo permette di guidare con delle aperture dell’acceleratore più contenute e regolari, vantaggio che in genere, nel computo globale, permette di risparmiare carburante. Altro risparmio, che forse è meno intuitivo, è legato al motore che gira più regolare: va a vantaggio della durata non solo del propulsore stesso, ma anche dei pneumatici, sottoposti a stress inferiori grazie alla regolarità dell’erogazione. Una unità aggiuntiva permette inoltre di offrire  funzioni non disponibili sulla moto di serie, per esempio il controllo della trazione, la gestione del freno motore, il cambio elettronico. Alcuni sistemi avanzati offrono anche la possibilità di definire delle mappe personali, salvarle e caricarle quando servono, per esempio quando si passa da una pista all’altra. Abbiamo detto che questi sistemi permettono di gestire quasi completamente la moto. Quasi perché nei casi in cui ci sia il ride by wire, o le farfalle secondarie, queste non vengono controllate. È una scelta prudenziale, attuata poiché questi sistemi sono legati alla sicurezza, e tutto ciò che riguarda questo argomento è lasciato in  mano alla gestione originale. Sempre per motivi di sicurezza qualche azienda non offre nemmeno il  controllo di trazione, funzione anch’essa critica per la sicurezza della guida.

MAPPE DINAMICHE E GESTIONE SEPARATA

Ci sono due modi di gestire le mappe, statico e dinamico. Il primo è quello classico: una volta messa a punto la mappa questa resta inalterata fino al prossimo aggiornamento della centralina. Il lavoro di definizione può essere eseguito al banco, con continui affinamenti, oppure con degli appositi moduli autoadattativi, che lavorano in retroazione con sonde lambda e modificano le mappe fino a tracciare quelle definitive.  Finito il lavoro, queste vengono memorizzate nella centralina diventando statiche. Un sistema che lavora in modo dinamico, invece, è sempre attivo sulla moto; in questo caso le mappe vengono continuamente aggiornate, adattandosi alle condizioni climatiche, allo stile di guida e anche al carico che c’è sulla moto.  Scegliere la modalità statica o dinamica è una questione di filosofia progettuale; la Dimsport realizza centraline con l'autotuning; altre aziende offrono questa funzione solo con un modulo aggiuntivo, giudicando sufficiente la gestione statica. A questo proposito, un modulo aggiuntivo interessante realizzato dalla Dimsport è il My Tuning Bike, fornito con la propria sonda lambda di tipo wide band, cioè con risposta  più rapida di quella delle sonde di serie (una lettura ogni 5 millisecondi contro i 20 dei sistemi originali).  Questa maggior velocità permette una messa a punto della mappa di iniezione con grande precisione: se si imposta un rapporto stechiometrico di 13,2 (aria/benzina), con il My Tuning Bike si lavorerà esattamente su quel valore, mentre con la sonda originale si resta nell’intervallo 13,1-13,3. È un sistema che si usa per ottenere le massime prestazioni, e per alcune applicazioni sofisticate si può arrivare anche alla massima configurazione, utilizzando un modulo per cilindro e assicurando così un controllo più preciso. Nei V2 longitudinali la gestione separata dei cilindri è determinante per ottenere una buona erogazione, poiché l'anteriore lavora a una temperatura diversa da quello posteriore, ma ci sono dei casi interessanti anche nei quattro cilindri, come per la Yamaha R1, dove la doppia sonda permette di lavorare a bancate separate (destra e sinistra).

LA NOSTRA PROVA

Per toccare con mano l’efficacia di una centralina aggiuntiva abbiamo installato una Rapid Bike Racing su una naked BMW S 1000 R (la centralina si installa sotto il serbatoio, in posizione protetta). Si tratta di una prova piuttosto difficile; la quattro cilindri tedesca ha  un’erogazione perfetta, pulita e lineare fin dai bassi, e il motore riprende tranquillamente da poco più di mille giri in sesta. Cosa chiedere di più? L’abbiamo fatta montare dai tecnici Dimsport completa del sistema YouTune, consolle di comando che abbiamo fissato sul serbatoio, e che permette, con la semplice pressione sui tasti, di impostare i parametri delle funzioni. Il display è molto compatto, i led e le cifre sono ben  leggibili, grazie all’ottima luminosità, e i pulsanti sono comodi da azionare anche con i guanti. Si possono visualizzare parecchi parametri, alcuni dei quali non sono nemmeno mai contemplati nei cruscotti di serie, come ad esempio la percentuale di apertura del gas, il rapporto aria/benzina, lo stato della sonda lambda (riscaldamento, in funzione, modulata dalla centralina). È interessante visualizzare la percentuale di  apertura della farfalla, indicazione che può essere utile in pista per capire come si utilizza l’acceleratore. La centralina Racing aggiunge poi parecchie funzioni, e partiamo già da una moto sofisticata come la S 1000 R: oltre ad intervenire sulla carburazione in tempo reale (con intervalli di +2 e -2 punti rispetto alla mappatura caricata nella centralina, e che è stata messa a punto proprio per questa moto) ci sono il launch control, la regolazione del freno motore e il limitatore di andatura, con il quale è possibile stabilire un regime massimo oltre il quale il motore non si spingerà. Le regolazioni possibili sono numerose e anche molto precise. Per esempio, togliendo 6 punti di freno motore si sente già che la moto scorre di più in rilascio, e questa  regolazione si può scostare dal livello standard di 20 punti. L’effetto più importante si ha nella  carburazione, che già con la mappa di serie è leggermente più grassa dai bassi regimi fino a 4.000/4.500 giri. In questo intervallo la spinta del 4 cilindri BMW è più piena, effetto che si apprezza nel traffico viaggiando a bassa velocità. In alto, invece, dai 5.000 giri  in poi, l’erogazione è esuberante anche da  “originale”, e diventa difficile individuare - se c’è - un aumento di potenza. Ma l’eventuale guadagno in alto ha ben poco conto: l’obiettivo di questa applicazione, infatti, è migliorare l’erogazione in basso e aggiungere le funzioni descritte, non incrementare le prestazioni agli alti regimi. Oltre ai benefici ora  descritti, in termini di erogazione, il vantaggio di questa centralina è legato alla messa a punto sofisticata, che si sfrutta maggiormente nella guida sportiva in pista. Lì ci si può sbizzarrire veramente, andando ad affinare le caratteristiche del motore per renderle più consone al nostro stile di guida, scegliendo la  migliore combinazione tra il freno motore e il controllo di trazione. Quest’ultimo, in particolare, è più sportivo di quello di serie, che è stato sviluppato per garantire la sicurezza. Il traction Rapid Bike lavora valutando l’accelerazione dell’albero motore, sistema che è adatto alla maggior parte delle moto. Funziona allo stesso modo anche sulle sportive più avanzate, quelle cioè dotate di una piattaforma inerziale, poiché per la gestione del motore, come specificato in precedenza, non interviene sulle farfalle, controllate sempre dalla centralina originale, che però in questo caso è decisamente più raffinata. Il montaggio della Rapid Bike è molto semplice, perché tutto, il modulo e la treccia dei cavi di collegamento, è studiato ad hoc per la moto alla quale è dedicato; inoltre non servono moduli aggiuntivi e i connettori si agganciano senza alcuna modifica a quelli originali. Concludiamo con la nota dolente, le normative. Arricchendo la miscela aria/benzina è molto probabile che si esca dai limiti imposti dalle Euro 3-4, ma anche se così non fosse la norma non consente di installare un componente non omologato che modifica le prestazioni del mezzo.

MEGLIO IN BASSO

Le normative antinquinamento impongono dei limiti molto restrittivi delle concentrazioni di idrocarburi incombusti nei gas di scarico ai bassi regimi; per rispettarli occorre una carburazione magra, che spesso è la causa di un'erogazione scarsa e poco regolare. Le centraline aggiuntive agiscono qui, assicurando una  risposta all'acceleratore più brillante e regolare. Nel grafico si può notare l'incremento della coppia corrispondente all'apertura della farfalla del 7%. In alto l'effetto sulle prestazioni è invece quasi ininfluente. In caso di rilevamenti con acceleratore al 100%, addirittura, le prestazioni decadono dai 7.250 giri circa in su. Ma non è una situazione reale, quella in cui si viaggia costantemente a gas spalancato. Nell'uso normale, la centralina aggiuntiva reglariza e migliora proprio i transitori.

LA FAMIGLIA RAPID BIKE

L'offerta parte dalla Easy (183,00 euro), che lavora con le sonde lambda originali della moto (fino a due); ci due comandi, uno per selezionare il tipo di sonda (cioè la marca), e l’altro per arricchire o smagrire la carburazione. L’installazione è di tipo plug&play, e non necessita di software aggiuntivo né di test al banco per la messa a punto. La Evo (da 512,40 euro) permette di gestire più mappe, modificare l’intervento del limitatore dei giri, della velocità e il freno motore; può limitare l’andatura impostando un tetto al regime massimo raggiungibile. La Racing (da 701,50 euro) ha in più una gestione dell’anticipo molto accurata, permette di scegliere tra due mappe, e offre il controllo di trazione, il launch control e il limitatore di velocità sulla pit lane. Questa centralina è adatta ad ottenere le massime prestazioni, ed è quindi utilissima nell’uso in pista.
www.rapidbike.it

LA CONCORRENZA (1): BAZZAZ SFI-TC

La Bazzaz è un’azienda americana nota in particolare nell’ambito racing (pista e offroad), offre una vasta gamma di centraline aggiuntive denominate ZFi. Sono tutte dedicate al modello che devono equipaggiare: la filosofia aziendale prevede che ogni moto abbia il suo hardware specifico. La gestione degli iniettori (fino a 8) avviene in funzione della posizione della farfalla, dell’albero motore e ha l’obiettivo di ottenere linearità d’erogazione e prestazioni elevate (più coppia e più potenza a tutti i regimi). La top di gamma FFi-TC (957,70 euro) offre anche il cambio elettronico e il controllo di trazione, che si gestisce via software. È disponibile un comando, da installare sulla moto, con il quale si possono gestire le mappe benzina, cambio e livello di traction. Anche le Bazzaz hanno la funzione di autocalibrazione tramite lettura della sonda  lambda, ma per scelta tecnica questa è affidata a un’ulteriore centralina aggiuntiva.
www.bazzaz.it
 

LA CONCORRENZA (2): POWER COMMANDER V

La Power Commander V (486,78 euro) è l’ultima versione della nota centralina aggiuntiva Dynojet. Nella configurazione base legge i giri del motore, la posizione della farfalla, e controlla gli iniettori gestendo le  mappe per ogni singolo cilindro anche in funzione della marcia (per un motore a quattro cilindri con cambio a sei marce ci sono quindi 24 tavole di gestione). Può essere espansa con altri moduli aggiuntivi per gestire  fino 8 iniettori, modulare l’anticipo dell’accensione, interpretare un ulteriore segnale analogico  configurabile dall’utente (per esempio la pressione nell'airbox, del turbo). Durante il funzionamento acquisisce tutti i dati (mappa utilizzata, correzioni, velocità...) ed è poi possibile scaricarli e analizzarli  tramite un apposito programma. La funzione di autocalibrazione si ottiene con il modulo aggiuntivo  AutoTune, fornito con sonda lambda lineare Wide Band (ad elevata velocità), e per le bicilindriche c’è il kit Dual Sensor che può mappare ogni cilindro separatamente per ogni marcia. È predisposta per gestire il  cambio elettronico, con tempi impostabili per ogni singolo passaggio di marcia. Il controllo di trazione non è previsto. Una proposta interessante è la Power Commander FC (297,68 euro), modello base che gestisce l’iniezione, e che permette di scegliere tra dieci mappe memorizzate e richiamabili agendo direttamente sulla stessa centralina.
www.powercommander.it

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