I motori diesel common rail sono considerati economici e relativamente ecologici. In questo articolo scoprirete come funziona il moderno sistema di iniezione dei motori diesel e quali vantaggi offre.
Cosa si intende per common rail su un motore diesel?
Il common rail, noto anche come “collettore comune”, è un sistema di iniezione diretta del carburante. In un diesel, questa linea è un tubo di distribuzione. Questo tubo collega tutti gli iniettori a una pompa ad alta pressione e tra loro.
Come funziona questo sistema?
Il sistema di iniezione common rail di un motore diesel è costituito da diversi gruppi e componenti. Una pompa del carburante a bassa pressione nel serbatoio pompa il gasolio attraverso un filtro del carburante alla pompa ad alta pressione del motore. Una valvola di dosaggio del carburante regola la quantità di carburante fornita alla pompa ad alta pressione in base alla richiesta.
In questo sistema di iniezione, la pompa ad alta pressione è solitamente collegata al motore. L’uscita della pompa è progettata in modo che sia sempre disponibile una quantità sufficiente di carburante a una pressione sufficientemente elevata in qualsiasi condizione di funzionamento del motore. La pompa ad alta pressione genera una pressione fino a 3.000 bar nel tubo del distributore. La pressione è la stessa in tutto il sistema. La pressione è controllata da un sensore di pressione collegato alla centralina del motore. Se necessario, un limitatore di pressione alleggerisce la pressione nel tubo del distributore e riporta il carburante in eccesso nel serbatoio.
Il tubo del distributore funge da accumulatore di pressione e da serbatoio del carburante durante l’iniezione. Ciò consente di compensare le fluttuazioni di pressione nel sistema causate dalla pompa ad alta pressione. I sistemi di iniezione Common Rail sono quindi chiamati anche iniezione ad accumulo.
Gli iniettori sono controllati dalla centralina del motore per iniettare il carburante nei cilindri. Con il diesel common rail, sia la quantità che la tempistica di iniezione possono essere controllate separatamente per ciascun cilindro con l’aiuto dell’elettronica. L’alta pressione atomizza molto finemente il carburante iniettato. La nebulizzazione fine crea innumerevoli gocce che hanno un’ampia superficie e consentono quindi una combustione ottimale.
Iniezione del carburante
In un diesel common rail, il carburante non viene iniettato in un’unica soluzione, ma suddiviso in diverse fasi: pre-iniezione, iniezione principale e post-iniezione.
La pre-iniezione garantisce un funzionamento regolare del motore. Grazie alla quantità relativamente ridotta di carburante iniettato inizialmente, la combustione in un diesel common rail è più fluida. Il tipico ronzio di un motore diesel è ridotto e il motore è meno sollecitato. Un motore con collettore comune funziona in modo significativamente più fluido rispetto agli altri motori diesel.
Anche la successiva iniezione principale può essere suddivisa in due fasi. Nella maggior parte dei casi, viene poi effettuata una cosiddetta post-iniezione. L’ultima iniezione di carburante ha lo scopo di ridurre la formazione di fuliggine nel motore e, nel caso delle marmitte catalitiche SCR, di ridurre i livelli di NOx. La post-iniezione viene spesso utilizzata anche per liberare i filtri antiparticolato diesel. Queste fasi di iniezione possono essere controllate individualmente per ciascun cilindro in un diesel common-rail, a seconda dello stato di funzionamento del motore.
Quali sono i vantaggi di un diesel common rail?
Un diesel common rail offre diversi vantaggi rispetto ad altri sistemi di iniezione, come ad esempio il sistema pompa-ugello o i vecchi diesel a precamera. I vantaggi di questo sistema sono:
- Consumo di carburante ridotto grazie all’elevata efficienza
- Rispetto dell’ambiente grazie alla riduzione delle emissioni inquinanti
- Funzionamento silenzioso e fluido del motore
- Coppia e potenza elevate
- Facilità di pulizia dei filtri antiparticolato grazie alla post-iniezione
- Costi di impianto ridotti per i motori diesel a 6 e 8 cilindri
Grazie alla sua struttura, l’iniezione diesel common rail è più favorevole a partire da un certo numero di cilindri rispetto, ad esempio, all’iniezione con ugello a pompa. Con l’iniezione a pompa, ogni iniettore ha una propria pompa, controllata separatamente dall’albero a camme. Con un sistema di iniezione common-rail, non fa molta differenza per i costi se gli iniettori di 4, 6 o 8 cilindri sono collegati al tubo del distributore.
Quali sono gli svantaggi di un diesel common rail?
Come ogni sistema, anche questo non presenta solo vantaggi. Ci sono anche alcuni svantaggi. I principali svantaggi di questo sistema sono:
- È necessaria un’elevata qualità del carburante
- Gli iniettori sono sensibili alla contaminazione
- Le riparazioni sono lunghe e costose
- I filtri del carburante devono essere sostituiti più frequentemente
Con un diesel common-rail, ci si accorge subito se il carburante non è della qualità richiesta dal motore. Il funzionamento diventa irregolare e la potenza diminuisce. Uno dei maggiori punti deboli, tuttavia, è la sensibilità degli iniettori alle impurità. Pertanto, è importante sostituire regolarmente il filtro del carburante in un diesel common rail secondo le istruzioni del produttore. La riparazione o la sostituzione degli iniettori intasati è costosa.
Dal Politecnico di Zurigo alla Fiat: la breve storia del motore diesel common rail
Già a metà degli anni ’70, diversi progetti di ricerca del Politecnico di Zurigo lavoravano allo sviluppo del collettore comune. Il primo veicolo a circolare sulle strade di tutto il mondo con un diesel common rail fu un autocarro IFA W50 della VEB IFA Motorenwerke di Nordhausen. Il diesel common rail è stato utilizzato per la prima volta dal più grande produttore di autocarri dell’ex DDR, ma non è stato inventato. All’epoca, la tecnologia common rail era chiamata “sistema elettronico di iniezione diesel”. Tuttavia, questa tecnologia non fu mai prodotta in serie nella DDR per motivi di costo.
Qualche anno dopo, nel 1993, Fiat presentò un primo prototipo con questa tecnologia di iniezione. Tuttavia, Fiat ebbe problemi con le tolleranze di produzione e abbandonò il progetto. Alla fine del 1993, i brevetti furono acquistati da Bosch e la tecnologia Common Rail fu ulteriormente sviluppata. Oggi, l’Alfa Romeo 156 JTD del 1997 è considerata il primo veicolo di serie con iniezione diesel common rail Bosch. La prima Mercedes con questa tecnologia di iniezione è stata una 220 CDI del 1998.