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    Principali passi da eseguire in caso di problemi al sistema di alimentazione del gasolio di un motore Jtd Common rail. Tweet
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Iniezione Common rail – Parte prima

 

Con il sistema Jtd ci troviamo di fronte alla nascita di una nuova era tecnologica per i motori diesel che ci porta fino ai nostri giorni con sistemi in continua evoluzione e che attualmente rappresentano l’unica via valida per un futuro sempre più attento all’inquinamento ed alle problematiche ambientali. Noi tutti conosciamo i principi di funzionamento di un motore Diesel e ne riconosciamo le differenze rispetto ad un motore a benzina…

Guida generica sulla storia, il funzionamento ed i particolari con cui da più di dieci anni abbiamo a che fare quotidianamente.

Noi tutti conosciamo, chi più chi meno, i principi di funzionamento di un motore Diesel e ne riconosciamo le differenze rispetto ad un motore a benzina, ricordandone tra le principali, nella parte meccanica il diverso rapporto di compressione e nella parte di alimentazione di carburante la sua regolazione. Nei motori a benzina ad iniezione sul collettore di aspirazione ma anche a carburatore, la regolazione dei giri della coppia e della potenza avviene tramite l’utilizzo di una valvola a farfalla che ne parzializza l’aria (questo non vale per le ultime versioni di motori a benzina ad iniezione diretta, di cui tratterò brevemente alla fine del documento), nei motori diesel la regolazione di giri, coppia e della potenza avviene tramite la parzializzazione del carburante a pressione d’aria costante, tranne nei motori turbocompressi che vi è anche una variazione di pressione d’aria che per ora non trattiamo. Il titolo del capitolo, parla di “tecnologia italiana” è risaputo infatti, che la nascita e lo sviluppo di questo sistema ha origini italiane, precisamente le ricerche iniziarono nel 1994 all’interno del gruppo Fiat in particolare modo tra la collaborazione di Magneti Marelli ed Elasis.

Questa ricerca colmò con la vendita e costruzione del sistema tramite la Bosch il cui primo impianto, per la prima volta al mondo equipaggiò un auto italiana l’ ALFA ROMEO 156 JTD denominata con tecnologia UNIJET. Con il sistema Jtd ci troviamo di fronte alla nascita di una nuova era tecnologica per i motori diesel che ci porta fino ai nostri giorni con sistemi in continua evoluzione e che attualmente rappresentano l’unica via valida per un futuro sempre più attento all’inquinamento ed alle problematiche ambientali.

Attualmente oltre che a Bosch abbiamo nel mondo altri costruttori di sistemi common rail, quali Delphi, Denso, Siemens e Marelli (che però utilizza hardware della Bosch).

Principio di funzionamento del sistema.

Abbiamo detto che il motore diesel, funziona sostanzialmente con la sola regolazione del carburante, per cui il problema maggiore è fornirlo al motore in giusta maniera, regolandone l’anticipo, la quantità e la pressione. Limite maggiore dei sistemi di regolazione diesel precedenti al CR, erano rappresentati infatti dal fatto che le pompe di iniezione diesel essendo collegate meccanicamente ai “giri motore” quando questi erano bassi, anche la pressione di iniezione era bassa e oltre a questo vi era una pessima modulabilità dell’iniezione davanti alle richieste di coppia da parte del conducente dovuta alle diverse condizioni di guida.

Nasce qui l’idea di creare un accumulatore di pressione gasolio che sia costantemente pieno indipendentemente dai giri motore il RAIL (1) per l’appunto.

Quindi abbiamo questo RAIL detto COMMON che significa letteralmente “tubo comune”, infatti questo organo altro non è che un tubo comune per tutti gli elettroiniettori, dove ciascun iniettore tramite un tubo d’acciaio detto “canna” (2), riceve il gasolio a pressione costante. Il gasolio viene fornito al rail da una pompa ad alta pressione (3) detta pompa HP, ovvero high pressure. Questa pompa solitamente è a pistoni radiali, ed è collegata meccanicamente al sistema di distribuzione del motore. La pressione di funzionamento viene regolata da una elettrovalvola installata sulla pompa stessa (4).

 

Funzioni generiche del sistema COMMON RAIL.

Tutto l’ insieme di organi che compongono un sistema generico common rail, viene controllato da una centralina comunemente detta ECU ovvero modulo di controllo elettronico.

Questa centralina infatti riceve informazioni da vari sensori su diversi fronti e ne applica le strategie di controllo tramite una programmazione contenuta all’interno appositamente studiate per l’applicazione motore-vettura e perfezionate con diversi test in fase di ricerca e sviluppo prima che la vettura venga commercializzata.

 

 

I sensori fondamentali che rilevano le misure delle condizioni di funzionamento che servono alla ecu per correggere e regolare tramite attuattori il motore, sono:

Sensore di giri
Generalmente si tratta di un sensore magnetico accoppiato ad una ruota fonica costruita con sessanta denti meno due e comunica alla ecu i giri dell’albero motore

 

Sensore di fase
Si tratta di un sensore ad effetto hall installato in una finestra affacciata all’albero a camme, fornisce un’onda quadra alla centralina in base alla posizione dell’ albero a camme.


Sensore di pressione rail
E’ un sensore posto nel rail e comunica alla centralina la pressione istantanea del rail. Il principio del suo funzionamento è quello di un potenziometro.


Sensore di temperatura acqua
E’ normalmente un sensore ntc posto sul circuito dell’acqua e informa la ecu della temperatura del liquido refrigerante quindi del motore.


Sensore di temperatura gasolio

E’ un sensore ntc e informa alla ecu della temperatura del gasolio.


Sensore pressione aria

Nel collettore di aspirazione, informa alla centralina sulla pressione di sovralimentazione fornita dal turbo, viene chiamato anche sensore pressione boost e delle volte può contenere anche un sensore di temperatura.


Sensore di massa aria aspirata

Informa la centralina sulla quantità di massa aria aspirata.

 

Interruttori sui pedale frizione e freno
Informano la centralina sulla posizione di questi due comandi per adottarne la migliore strategia di controllo e quindi anche adattarne la guidabilità.

Sensore velocità vettura
Informa alla centralina sulla velocità del mezzo (ultimamente non è piu presente fisicamente in quanto è l’abs tramite linea can a fornire questa misura.

Sensore posizione pedale acceleratore
Esso è generalmente un potenziometro collegato fisicamente al pedale o comandato meccanicamente dal pedale stesso a distanza. Generalmente si compone di due tracce di cui una è il doppio dell’altra, questo accorgimento viene utilizzato per sicurezza, per rilevare una anomalia al sensore che se dotato di solo un potenziometro potrebbe portare l’auto in condizioni di ingovernabilità. Le due tracce lavorando contemporanemente sono in grado di informare alla centralina se una di queste ha un’anomalia e quindi avere la possibilità di far gestire la situazione alla centralina stessa con le strateggie di mappa, che generalmente inibiscono la possibilità di accellerare. I primi pedali elettrici, avevano solo un potenziometro, ma anche un interrutore, che informava la ecu sullo stato fisico del pedale.

Una volta che la centralina motore, cuore del sistema, acquisisce i dati tramite i sensori indicati alle pagine 1 e 2 , mette in atto delle strategie di comando dei vari attuatori, facendo i calcoli in base ai dati acquisiti e alle mappe contenute in essa. Specifico inoltre che qualsiasi regolazione, avviene sotto espressa richiesta di coppia (praticamente il sistema è basato sulla “pressione” del pedale acceleratore da parte del conducente) .

Tra le più importanti strategie di controllo, comando e regolazione, ricordiamo le seguenti:

 

Regolazioni sull’aria aspirata:

1) Strategia turbo

In base ai dati ricevuti dal sensore di pressione aria, massa – temperatura aria aspirata e pressione aria ambientale, la centralina sceglie come meglio gestire il turbo sia esso con valvola wastegate o sia esso con geometria variabile.

 

 

 

 

2) Strategia egr

La valvola egr è la valvola che permette l’entrata in aspirazione di parte dei gas di scarico, il tutto per abbassare i valori di inquinamento effettivo del motore. I sensori per la gestione egr sono gli stessi per la gestione turbo.

 

 

 

3) Strategia farfalla e swirl

Dove previsti, idem come egr. Aggiungo inoltre che la farfalla nel motore diesel non ha la funzione come nei benzina di parzializzare l’aria, ma ha una funzione principalmente di “regolazione” emissione in quanto attuandola durante il funzionamento dell’ egr, si obbliga ai gas combusti di tornare nel cilindro in maniera più decisa. Stesso discorso vale per lo Swirl che, per chi non lo sapesse sono delle micro farfalle che agiscono sul collettore di aspirazione e hanno la stessa funzione della farfalla. Aggiungo inoltre che la farfalla viene utilizzata per effettuare uno spegnimento “morbido” del motore.

 

 

Regolazione della quantità di gasolio in mandata:
In base alla richiesta di coppia, quindi percentuale con cui viene premuto il pedale acceleratore, la centralina tramite i dati ricevuti dai sensori elabora le seguenti strategie:

1) Calcolo della quantità di gasolio in avviamento.

2) Regolazione del minimo

3) Regolazione in base alla temperatura del carburante

4) Correzione della quantità di gasolio iniettata cilindro per cilindro

Il tutto avviene tramite un monitoraggio costante della pressione che deve prevenire picchi e garantire una fluidità dell’ iniezione. Le parti prese in causa sono il regolatore di pressione, niente altro che una elettrovalvola presente nella pompa iniezione, che tramite un duty cicle viene pilotata dalla ecu in base alla pressione presente nel rail e rilvevata dal sensore pressione rail.

Ci sono gli iniettori che anche loro comandati dalla ecu, provvedono ad iniettare in maniera veloce e precisa il gasolio nei cilindri.

Detto questo, nell’ evoluzione del sistema, abbiamo due regolatori nel circuito di alta pressione, uno è un regolatore di pressione, l’altro un regolatore di portata. Il regolatore di pressione visibile nella foto in basso è posto sul rail e ha la funzione di far circolare il gasolio nel circuito di alta pressione verso quello di bassa per garantire una temperatura del combustibile ottimale, viene gestito tramite duty cicle in base alla pressione rail e temperatura del gasolio. Nella pompa invece avremo un regolatore di portata, simile come costituzione a un regolatore di pressione solo che il funzionamento meccanico è opposto, infatti il primo è una valvola normalmente chiusa, il secondo invece una valvola normalmente aperta e si chiude solo in fase di avviamento.

 


Gestione candelette:

la centralina controllo motore, gestisce le candelette di preriscaldo tramite un relè, comandandolo in base ai dati sulle temperature ambientali e motore rilevate.

Gestione ventole:

sempre in base ai dati di temperatura ambientali e motore, la ecu ne gestisce l’attivazione tramite il comando di relè, possibile gestione di velocità diverse.

Gestione dell’aria condizionata :

è affidata anche questa funzione alla ecu, che riceve tramite il pressostato triplo le informazioni inerenti alle pressioni del gas refrigerante e tramite l’input del conducente sulla sua attivazione, ne gestisce lo stacco e attacco compressore in base alla pressione del gas, ed alla posizione del pedale acceleratore, ne è prevista infatti la possibilità tramite mappa di togliere il comando al compressore quando la pressione sul pedale acceleratore arriva ad una certa percentuale, il tutto per favorire una erogazione di coppia richiesta all’improvviso.

Note finali
Abbiamo visto fin qui i rudimenti sui componenti che compongono il sistema common rail, i quali, anche se col passare degli anni si sono evoluti e hanno acquisito notevole affidabilità, costruttivamente e funzionalmente sono rimasti immutati, tutti ancora oggi utilizzati, perchè “fondamenta” su cui si basa il sistema common rail, esempio di eccelenza tecnologica italiana

-Fine prima parte-


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