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Common Rail
Common Rail
Il common rail è un sistema di alimentazione a iniezione diretta di seconda generazione per motori diesel sovralimentati basato sul controllo elettronico della quantità di gasolio iniettato e dell’istante di iniezione.
Caratteristiche generali del sistema common rail
- iniezione diretta con iniettori piezoelettrici
- pompa ad alta pressione meccanica a funzionamento continuo
- pompa di trasferimento integrata nella pompa di alta pressione
- pressione iniezione fino a 1500 bar
- iniezione del carburante in due fasi
- controllo portata gasolio
- controllo della portata di iniezione
- controllo dell’anticipo di iniezione
- controllo delle temperature del motore e del gasolio
- controllo del regime minimo e regime massimo
- arresto dell’iniezione in fase di rilascio
- controllo delle candelette di preriscaldamento
- controllo delle emissioni inquinanti dello scarico
- Principio di funzionamento
Il sistema di iniezione elettronica diesel common rail realizza il dosaggio del gasolio e il calcolo del punto di iniezione tenendo conto del regime e del carico motore.
Il modulo di controllo elettronico (centralina) determina la quantità di gasolio iniettato (pressione a tempo di iniezione) e relativo istante di iniezione (anticipo di iniezione) tenendo conto della richiesta di potenza del guidatore (pozione dell’acceleratore), della massa d’aria aspirata e del regime motore.
La posizione dell’acceleratore viene rilevata da un potenziometro collegato al pedale, la massa d’aria viene rilevata da un misuratore di portata aria a filo caldo posizionato nel condotto di entrata dell’aria tra il filtro ed il turbocompressore, il regime del motore viene rilevato da un sensore induttivo di giri posto sul basamento in prossimità del volano motore.
Oltre a comandare gli iniettori la centralina controlla e regola la quantità di gasolio e la pressione di iniezione, comanda la valvola ERG per le immissioni allo scarico, manda i relè di alimentazione e comanda il modulo di preriscaldamento delle candelette.
Alimentazione degli iniettori mediante condotto comune
Nel sistema common rail gli iniettori sono sempre sottoposti alla pressione di esercizio (da 150 a 1500 bar) e vengono alimentati simultaneamente attraverso un condotto comune dei accumulo pressione, il rail (o flauto), ai quali sono stati collegati dei tubi di acciaio.
Pompa ad alta pressione e pompa di trasferta meccanica a funzionamento continuo
Per produrre l’elevatissima pressione di esercizio viene utilizzata una pompa meccanica a pistoni radiali trascinata dal cinematismo della distribuzione. La pressione di esercizio viene regolata elettronicamente attraverso un’elettrovalvola fissata sul corpo della pompa e comandata dalla centralina. L’alimentazione di gasolio è assicurata da una pompa di trasferta posta all’interno dello stesso corpo pompa; questa pompa è dotata di regolatore di portata comandato dalla centralina che permette di dosare la quantità di gasolio da inviare alla pompa di alta pressione.
Iniezione diretta comandata elettronicamente
Gli iniettori sono di tipo meccanico comandati da attuatori piezoeleettrici e iniettano gasolio direttamente nelle camere di combustione realizzate nel cielo dei pistoni. L’iniezione di carburante è sequenziale, gli iniettori vengono comandati singolarmente secondo l’ordine di fase con intervallo di rotazione dell’albero motore di 180° tra una iniezione e l’altra. L’iniezione avviene durante la fase di compressione di ciascun cilindro ed è suddivisa in 2 tempi successivi: la pre-iniezione e l’iniezione vera e propria. In base alle condizioni di funzionamento del motore l’istante di iniezione (anticipo) varia rispetto al P.M.S. di fine compressione.
In fase di avviamento viene incrementato il tempo di iniezione rispetto al funzionamento al minimo.
Controllo della quantità di gasolio iniettata
La quantità di gasolio iniettata dipende dal tempo e dalla pressione di iniezione che variano principalmente in base ai segnali del potenziometro dell’acceleratore, del misuratore della massa d’aria, del sensore giri motore e del sensore di pressione carburante. L’iniezione viene inibita quando la pressione del gasolio è inferiore a 120 bar o superiore a 1800 bar oppure se il regime del motore supera accidentalmente i 6000 giri/min.
Controllo dell’anticipo di iniezione
L’anticipo di iniezione viene determinato principalmente in base alla quantità di gasolio da iniettare e viene quindi corretto in base alla temperatura e al regime del motore.
Controllo delle temperature del motore e del gasolio
La temperatura del gasolio viene controllata attraverso un apposito sensore quando supera il valore di 110°C viene ridotta la pressione di iniezione. La temperatura del motore viene controllata attraverso un termistore posizionato sulla testata, in base ai valori di esercizio raggiunti vengono ridotti il tempo e la pressione di iniezione.
Controllo del regime del minimo e del regime massimo
Il regime del minimo viene regolato in base alla temperatura del motore attraverso i regolatori di pressione ed i tempi di iniezione. Il regime massimo del motore viene regolato riducendo progressivamente il tempo di iniezione mammano che il motore si approssima al regime previsto oppure inibendo completamente l’iniezione se il motore accidentalmente supera i 6000 rpm.
Arresto dell’iniezione in fase di rilascio
Quando si rilascia l’acceleratore la centralina riceve un segnale dal potenziometro dell’acceleratore ed annulla il comando degli iniettori. L’iniezione viene poi ripristinata quando il motore si approssima al regime del minimo.
Controllo delle candelette di pre-riscaldamento
Le candelette vengono alimentate da un apposito modulo comandato a sula volta dalla centralina. Le candelette diventano incandescenti e facilitano l’autoaccensione del gasolio a motore freddo. Dopo l’avviamento le candelette continuano ancora ad essere alimentate per migliorare la marcia a motore freddo. La fase di pre-riscaldamento viene segnalata da un’apposita spia nel quadro strumenti.
Controllo delle emissioni inquinanti
Le emissioni inquinanti allo scarico vengono limitate sia attraverso un accurato controllo della pressione e del tempo di iniezione, sia attraverso il riciclo del gas di scarico che riduce la formazione di ossidi di azoto.
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