Common rail: differenze tra le versioni

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Nel [[industria automobilistica|settore automobilistico]], il '''common rail''' (ovvero in [[Lingua italiana|italiano]], ''condotto comune'', o ''collettore comune'') è un sistema di [[Impianto d'alimentazione|alimentazione]] ad iniezione diretta del carburante, utilizzato su [[motore diesel|motori diesel]] e [[Ciclo Otto|benzina]]. È costituito da un tubo (il cosiddetto "rail") contenente il carburante che viene spinto ad alta pressione tramite una pompa, e da una serie di iniettori (generalmente in numero pari a quello dei cilindri) dotati di elettrovalvole la cui apertura consente l'iniezione del carburante nei cilindri. L'iniezione ad alta pressione, che costituisce quindi la principale differenza tra i sistemi di iniezione precedenti a pressione più bassa, offre vantaggi in termini di potenza e consumo di carburante rispetto alla precedente iniezione di carburante a pressione inferiore, iniettando il carburante sotto forma di un numero maggiore di goccioline più piccole, fornendo un rapporto molto più elevato tra superficie e volume. Ciò fornisce una migliore vaporizzazione dalla superficie delle goccioline di carburante e quindi una combinazione più efficiente dell'ossigeno atmosferico con il carburante vaporizzato che fornisce una combustione più completa.

In campo automobilistico, il '''Common Rail''' (ovvero in [[Lingua italiana|italiano]], ''condotto comune'', o ''collettore comune'') è un sistema di [[Impianto d'alimentazione|alimentazione]] montato sui [[motore diesel|motori diesel]].

IdeatoInventato dal fisico<ref>{{Cita web|url=http://www.distrettomedis.it/images/media/CV_Ricco_en.pdf|titolo=CV Mario Ricco|formato=pdf|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20190811205835/http://www.distrettomedis.it/images/media/CV_Ricco_en.pdf|dataarchivio=11 agosto 2019|urlmorto=no}}</ref> barese [[Mario Ricco]], sviluppatofu ideato, sviluppato e pre-industrializzato dal [[gruppoGruppo Fiat]] ([[Magneti Marelli]], [[Centro Ricerche Fiat]] filiale di Bari ed [[Elasis]]), è stato poied industrializzato da [[Robert Bosch (azienda)|Bosch]]. Il lancio mondiale per le vetture di serie avvenne nel [[1997]] con la prima applicazione susulle [[Alfa Romeo 156]] 1.9 e 2.4 JTD. Si trattatrattava di un sistema innovativo per il campo automobilistico, la cui evoluzione successiva, sviluppata da Bosch, ha portato a un notevole progresso nei motori diesel, con progressiva riduzione delle cilindrate e miglioramento delle prestazioni, caratteristiche che logli hanno resopermesso sempredi piùrendere i motori diesel competitivocompetitivi sul mercato motoristico per la mobilità individuale, in precedenza dominato dalle motorizzazioni a benzina. Per circa due anni, il sistema è rimasto un'esclusiva di [[FIAT]], [[Alfa Romeo]], e [[Lancia (azienda)|Lancia]], poi è stato montatoadottato sulladalla totalità dei maggiori [[Case automobilistiche|gruppi automobilistici]] ad eccezione del [[gruppo Volkswagen]], che ha iniziato ad impiegarlo solo dopo circa un decennio.<ref>{{cita web|url=http://www.rivistamotor.com/tecnica/tecnica5.htm|titolo=storia del common rail|accesso= 7 dicembre 2011}}{{collegamento|urlmorto=sì|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20130116105631/http://www.rivistamotor.com/tecnica/tecnica5.htm|dataarchivio=16 gennaio interrotto2013}}</ref>

== Storia ==

[[File:1999 Alfa Romeo 156 1.9 JTD.jpg|thumb|L'[[Alfa Romeo 156]] 1.9 litri JTD, il primo modello di autovettura al mondo ad aver adottato il sistema Commoncommon rail|sinistra]]

Nonostante la storia del common rail in campo automobilistico risalga agli anni '80 e '90 del Novecento, motori con lo stesso principio del common rail erano già stati utilizzati in passato in ambito [[nave|navale]] e [[ferrovia]]rio, su imbarcazioni e [[locomotiva|locomotive]]. Il Cooper-Bessemer GN-8 (del [[1942]]) è un esempio di motore diesel common rail ad azionamento idraulico, conosciuto anche come common rail modificato. Il principio del motore "common rail" ad iniezione diretta fu sviluppato dai ricercatori del [[politecnico di Zurigo]] a partire dagli [[anni 1930|anni trenta]] ma era inapplicabile sui motori diesel per uso automobilistico.

Nonostante la storia del Common Rail in campo automobilistico risalga agli anni '80 e '90 del Novecento, motori con lo stesso principio del Common Rail erano già stati utilizzati in passato in ambito [[nave|navale]] e [[ferrovia]]rio, su imbarcazioni e [[locomotiva|locomotive]]. Il Cooper-Bessemer GN-8 (del [[1942]]) è un esempio di motore diesel Common Rail ad azionamento idraulico, conosciuto anche come Common Rail modificato. Il principio del motore "Common rail" ad iniezione diretta fu sviluppato dai ricercatori del [[politecnico di Zurigo]] a partire dagli [[anni 1930|anni trenta]] ma era inapplicabile sui motori diesel per uso automobilistico. La prima applicazione su [[automobile|autovetture]] avvenne nel [[1997]]: una pompa, indipendentemente dal regime di rotazione del motore, introduce [[gasolio]] all'interno di una condotta (il "Commoncommon Railrail" o collettore comune) e genera una pressione all'interno della stessa, che diventa così un accumulatore idraulico, cioè una riserva di combustibile in pressione pronto per essere iniettato nei cilindri. Il gasolio in eccesso (ad alta temperatura) è rimandato al serbatoio dove si miscela con il gasolio a temperatura ambiente. Nelle prime applicazioni (Alfa Romeo 156 1,9 JTD) questo ricircolo di gasolio caldo nel serbatoio causava problemi di affidabilità legati all'innalzamento della temperatura globale nel circuito carburante, con pericoli di degradazione dei componenti di plastica. Il problema fu risolto con una serpentina metallica di raffreddamento posta sotto la vettura.

Elemento importanteimportantissimo nel sistema Commoncommon Railrail è il filtro del gasolio, poiché gli iniettori di ultima generazione sono particolarmente sensibili alle impurità e all'acqua. (piùPiù che a problemi di infiltrazioni nel serbatoio del gasolio o in fase di rifornimento, il problema è dovutadovuto alla condensazione notturna dell'umidità presente nell'aria, pera lcausa dell'abbassamento della temperatura nel serbatoio). Per ovviare alla presenza di acqua, nella maggior parte dei filtrigruppi di filtraggio del gasolio sono installati un sistema di separazione dell'acqua e un [[sensore presenza acqua]] che rileva il superamento del livello di accumulo massimo consentito.

[[File:MAN D20 Common Rail-Motor.jpg|miniatura|Dettaglio di un motore [[MAN (azienda)|MAN]] common rail]]

La pre-industrializzazione del sistema "Commoncommon Railrail" iniziò nel [[1990]] dalla collaborazione tra [[Magneti Marelli]], [[Centro Ricerche Fiat]] ed [[Elasis]]. Dopo lo sviluppo portato avanti dal Gruppo Fiat, il progetto fu ceduto, nell'aprile [[1994]], alla tedesca [[Robert Bosch GmbH]] (su pressione della Mercedes), che si occupò dell'industrializzazione e della commercializzazione.

Il 27 giugno 2008 fu presentata la seconda versione del Commoncommon Railrail: (il [[motore Multijet]]). La terza generazione del Commoncommon Railrail ha esordito nel 2013, con il motore [[Alfa Romeo]] JTDm2.<ref>{{cita web|url=http://www.alvolante.it/news/alfa_romeo_mito_jtdm_2-101905|titolo=Alfa Romeo Mito JTDm-2|accesso=9 maggio 2014|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20160304110159/http://www.alvolante.it/news/alfa_romeo_mito_jtdm_2-101905|dataarchivio=4 marzo 2016|urlmorto=no}}</ref><ref>{{cita web|url=http://www.confindustria.tn.it/confindustria/trento/TnInd.nsf/webview/7EC87C0DAB3F006BC125767F00536C42?OpenDocument|titolo=confindustria: motore jtdm2|accesso=9 maggio 2014|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20140512214251/http://www.confindustria.tn.it/confindustria/trento/TnInd.nsf/webview/7EC87C0DAB3F006BC125767F00536C42?OpenDocument|dataarchivio=12 maggio 2014|urlmorto=sì}}</ref><ref>{{cita web|url=http://www.dgmag.it/altro/gusti-tendenze/motori/auto-diesel-10-motivi-scegliere-motore-jtd-92133|titolo=10 motivi per scegliere un motore jtd|accesso=9 maggio 2014|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20141014064614/http://www.dgmag.it/altro/gusti-tendenze/motori/auto-diesel-10-motivi-scegliere-motore-jtd-92133|dataarchivio=14 ottobre 2014|urlmorto=sì}}</ref>

La Fiat aveva presentato, nel [[1986]], la prima [[automobile|vettura]] con motore a ciclo diesel con iniezione diretta, la [[Fiat Croma]] TD i.d.; fece poi seguito, nell'ottobre del [[1997]], l'[[Alfa Romeo 156]] JTD equipaggiata con un motore a ciclo diesel che lavorava con il sistema d'iniezione del combustibile "Commoncommon Railrail". I motori Commoncommon Railrail di tipo [[motore Multijet|MultiJet]] sono in uso su tutti i modelli del [[Fiat Group Automobiles]].

== Struttura ==

[[File:Bosch common rail injector.JPG|thumb|left|Iniettore common rail]]

[[File:Bosch common rail injector.JPG|thumb|Iniettore Common Rail]]È caratterizzato dalla presenza di una pompa a bassa pressione con in serie un'ulteriore pompa ad alta pressione, seguite da un condotto comune di accumulo ad alta [[pressione]] per il [[combustibile]] (da 30 al minimo a {{M|300|M|Pa}} al massimo a pieno carico) e da [[iniettore|iniettori]] a comando elettronico. In questo modo la gestione della pressione e del tempo di iniezione sono svincolate tra di loro, permettendo grande flessibilità di funzionamento.

[[File:Bosch common rail injector.JPG|thumb|Iniettore Common Rail]]È caratterizzato dalla presenza di una pompa a bassa pressione con in serie un'ulteriore pompa ad alta pressione, seguite da un condotto comune di accumulo ad alta [[pressione]] per il [[combustibile]] (da 30 al minimo a {{M|300|M|Paul=MPa}} al massimo a pieno carico) e da [[iniettore|iniettori]] a comando elettronico. In questo modo la gestione della pressione e del tempo di iniezione sono svincolate tra di loro, permettendo grande flessibilità di funzionamento.

Nei precedenti [[motori a combustione interna]] a [[iniezione diretta]], una [[pompa]] ad alta pressione alimentava dei condotti ad alta pressione fino alle valvole controllate da un [[albero a camme]], o agli [[iniettore|iniettori]] ad apertura meccanica che si aprivano grazie alla pressione esercitata dal combustibile stesso su un corpo [[cono|conico]] che otturava l'orifizio di iniezione e [[nebulizzazione]], vincendo così la resistenza della [[molla]] (tarata tra i 35 e i {{M|45|M|Pa}} per i grandi motori navali, e tra i 75 e i {{M|95|M|Pa}} nei comuni motori per autotrazione) che lo manteneva in posizione di chiusura. L'apertura e la chiusura degli iniettori erano quindi determinate dalla pressione generata dalla pompa di iniezione.

Nei precedenti [[motori a combustione interna]] a [[iniezione diretta]], una [[pompa]] ad alta pressione alimentava dei condotti ad alta pressione fino alle valvole controllate da un [[albero a camme]], o agli [[iniettore|iniettori]] ad apertura meccanica che si aprivano grazie alla pressione esercitata dal combustibile stesso su un corpo [[cono|conico]] che otturava l'orifizio di iniezione e [[nebulizzazione]], vincendo così la resistenza della [[molla]] (tarata tra i 35 e i {{M|45|M|Paul=MPa}} per i grandi motori navali, e tra i 75 e i {{M|95|M|Paul=MPa}} nei comuni motori per autotrazione) che lo manteneva in posizione di chiusura. L'apertura e la chiusura degli iniettori erano quindi determinate dalla pressione generata dalla pompa di iniezione.

Il sistema di alimentazione Common Rail è stato battezzato con la sigla di ''JTD'' (''uniJet Turbo Diesel'') in casa Fiat, mentre altri costruttori hanno utilizzato diverse denominazioni: ''CDI'' per [[Mercedes-Benz]], ''CDTi'' per [[Opel]], ''HDi'' per [[Gruppo PSA]] ([[Peugeot]], [[Citroën|Citroen]]), ''dCi'' per [[Renault]], ''TDCi'' per [[Ford]], ecc.

Il sistema di alimentazione Commoncommon Railrail è stato battezzato con la sigla di ''JTD'' (''uniJet Turbo Diesel'') in casa Fiat, mentre altri costruttori hanno utilizzato diverse denominazioni: ''CDI'' per [[Mercedes-Benz]], ''CDTi'' per [[Opel]], ''HDi'' per [[Gruppo PSA]] ([[Peugeot]], [[Citroën|Citroen]]), ''dCi'' per [[Renault]], ''TDCi'' per [[Ford]], ecc.

== Funzionamento ==

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La pompa ad alta pressione mette il combustibile in pressione (generalmente pochissimi giri consentono già la generazione della pressione massima di funzionamento) e lo trasferisce al condotto comune che funge da serbatoio di accumulo della [[pressione]]. La pressione è regolata grazie ad una valvola controllata elettronicamente, in modo da mantenere nel condotto comune, chiamato "flauto", la pressione richiesta dalla centralina elettronica.

Il combustibile giunge quindi agli elettro-iniettori ed occupa due vani, uno sopra ed uno sotto l'ago polverizzatore. Le due forze contrastanti si annullano e l'ago resta in chiusura grazie a una piccola molla. Il vano superiore, detto camera di comando, ha uno sfogo regolato da una valvola a [[solenoide]] o a comando [[piezoelettrico]]. Quando la centralina elettronica comanda l'apertura della valvola, il vano superiore all'ago si svuota, la pressione presente nel vano inferiore comanda l'apertura dell'ago e inizia il processo di iniezione nella camera di combustione, che finisce solo quando è interrotto il comando alla valvola; la formazione di pressione nella camera di comando determina la chiusura dell'ago polverizzatore.

[[File:Bosch Common Rail Injector cross section.png|sinistra|miniatura|Disegno a sezione di un iniettore common rail Bosch]]

In questo modo, grazie alla grande velocità di reazione delle valvole di comando, è possibile ottenere anche più iniezioni per ogni ciclo di lavoro. Si ha quindi una preiniezione, per innalzare pressione e temperatura nella camera di combustione, una o più iniezioni principali ed anche delle postiniezioni. Grazie alla preiniezione e alla suddivisione dei [[rateo|ratei]] di mandata principale, la pressione nella camera di combustione si innalza in modo più graduale, evitando così la rumorosità di funzionamento tipica dei [[Motore Diesel|motori Diesel]] ad iniezione diretta.

I sistemi Commoncommon Railrail riescono quindi a ridurre le rumorosità e gli elevati picchi di pressione, ed ottengono una combustione più ordinata, grazie alla quale diminuiscono le emissioni di gas incombusti ed i consumi (circa il 15%) e un sensibile aumento delle prestazioni (circa il 12%). Si hanno inoltre postiniezioni che fanno parte delle strategie antinquinamento.

Il sistema di preiniezione rende il Commoncommon Railrail molto più simile ai motori ad accensione comandata (i comuni motori a benzina) che ad un tradizionale motore ad accensione spontanea (motore diesel).

I motori più sofisticati, in alcuni casi anche grazie agli iniettori piezoelettrici, possono effettuare fino a otto iniezioni per ciclo. Appartengono a questa famiglia i motori [[Motore Multijet|Fiat Multijet]]. I precedenti JTD (uniJet Turbo Diesel) avevano solo due iniezioni: la principale e la preiniezione.

== Storia ==

[[File:1999 Alfa Romeo 156 1.9 JTD.jpg|thumb|L'[[Alfa Romeo 156]] 1.9 litri JTD, il primo modello di autovettura ad aver adottato il sistema Common rail|sinistra]]

Nonostante la storia del Common Rail in campo automobilistico risalga agli anni '80 e '90 del Novecento, motori con lo stesso principio del Common Rail erano già stati utilizzati in passato in ambito [[nave|navale]] e [[ferrovia]]rio, su imbarcazioni e [[locomotiva|locomotive]]. Il Cooper-Bessemer GN-8 (del [[1942]]) è un esempio di motore diesel Common Rail ad azionamento idraulico, conosciuto anche come Common Rail modificato. Il principio del motore "Common rail" ad iniezione diretta fu sviluppato dai ricercatori del [[politecnico di Zurigo]] a partire dagli [[anni 1930|anni trenta]] ma era inapplicabile sui motori diesel per uso automobilistico. La prima applicazione su [[automobile|autovetture]] avvenne nel [[1997]]: una pompa, indipendentemente dal regime di rotazione del motore, introduce [[gasolio]] all'interno di una condotta (il "Common Rail" o collettore comune) e genera una pressione all'interno della stessa, che diventa così un accumulatore idraulico, cioè una riserva di combustibile in pressione pronto per essere iniettato nei cilindri. Il gasolio in eccesso (ad alta temperatura) è rimandato al serbatoio dove si miscela con il gasolio a temperatura ambiente. Nelle prime applicazioni (Alfa Romeo 156 1,9 JTD) questo ricircolo di gasolio caldo nel serbatoio causava problemi di affidabilità legati all'innalzamento della temperatura globale nel circuito carburante, con pericoli di degradazione dei componenti di plastica. Il problema fu risolto con una serpentina metallica di raffreddamento sotto la vettura.

Elemento importante nel sistema Common Rail è il filtro del gasolio, poiché gli iniettori di ultima generazione sono particolarmente sensibili alle impurità e all'acqua (più che a problemi di infiltrazioni nel serbatoio del gasolio o in fase di rifornimento, è dovuta alla condensazione notturna dell'umidità presente nell'aria, per l'abbassamento della temperatura nel serbatoio). Per ovviare alla presenza di acqua, nella maggior parte dei filtri gasolio sono installati un sistema di separazione dell'acqua e un [[sensore presenza acqua]] che rileva il superamento del livello di accumulo massimo consentito.

[[File:MAN D20 Common Rail-Motor.jpg|miniatura|Dettaglio di un motore [[MAN (azienda)|MAN]] common rail]]

La pre-industrializzazione del sistema "Common Rail" iniziò nel [[1990]] dalla collaborazione tra [[Magneti Marelli]], [[Centro Ricerche Fiat]] ed [[Elasis]]. Dopo lo sviluppo portato avanti dal Gruppo Fiat, il progetto fu ceduto, nell'aprile [[1994]], alla tedesca [[Robert Bosch GmbH]] (su pressione della Mercedes), che si occupò dell'industrializzazione e della commercializzazione.

Il 27 giugno 2008 fu presentata la seconda versione del Common Rail (il [[motore Multijet]]). La terza generazione del Common Rail ha esordito nel 2013, con il motore [[Alfa Romeo]] JTDm2.<ref>{{cita web|url=http://www.alvolante.it/news/alfa_romeo_mito_jtdm_2-101905|titolo=Alfa Romeo Mito JTDm-2|accesso=9 maggio 2014}}</ref><ref>{{cita web|url=http://www.confindustria.tn.it/confindustria/trento/TnInd.nsf/webview/7EC87C0DAB3F006BC125767F00536C42?OpenDocument|titolo=confindustria: motore jtdm2|accesso=9 maggio 2014}}</ref><ref>{{cita web|url=http://www.dgmag.it/altro/gusti-tendenze/motori/auto-diesel-10-motivi-scegliere-motore-jtd-92133|titolo=10 motivi per scegliere un motore jtd|accesso=9 maggio 2014}}</ref>

La Fiat aveva presentato, nel [[1986]], la prima [[automobile|vettura]] con motore a ciclo diesel con iniezione diretta, la [[Fiat Croma]] TD i.d.; fece poi seguito, nell'ottobre del [[1997]], l'[[Alfa Romeo 156]] JTD equipaggiata con un motore a ciclo diesel che lavorava con il sistema d'iniezione del combustibile "Common Rail". I motori Common Rail di tipo [[motore Multijet|MultiJet]] sono in uso su tutti i modelli del [[Fiat Group Automobiles]].

==Situazione attuale==

Tutti gli odierni motori diesel impiegano il sistema common rail; gli ultimi ad adottarlo sono stati quelli realizzati dal [[gruppo Volkswagen]], che ha invece utilizzato un sistema a [[Iniettore|iniettore-pompa]], o ''PDE'', in cui ogni iniettore è dotato di una propria pompa dedicata, fino al [[2009]], anno in cui ha anch'esso iniziato ad impiegare il common rail a causa dell'impossibilità di adeguare il sistema ad iniettore-pompa alle normative anti-inquinamento [[Euro 5]].

Tutti gli odierni motori diesel adottano il sistema Common Rail, compreso il [[Volkswagen|gruppo Volkswagen]], {{cn|che all'inizio era stato escluso dalla possibilità di usarlo dagli accordi di cessione del brevetto fra Fiat e Bosch.}} Per questo, generazioni di motori diesel Volkswagen hanno usato un sistema a [[iniettore pompa]], o ''PDE'', in cui ogni iniettore è dotato di una propria pompa e dedicata.

== Note ==

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== Voci correlate ==

* [[Turbocharged Direct Injection]]

* [[Iniettore pompa]]

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== Altri progetti ==

{{interprogetto|commons=Category:Common rail fuel injection}}

== Collegamenti esterni ==

* {{cita web|url=http://www.electroyou.it/vis_resource.php?section=RP&id=75|titolo=Introduzione al sistema Common Rail|autore=Davide La Mantia|data=16 novembre 2004|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20200811031931/https://www.electroyou.it/vis_resource.php?section=RP&id=75|urlmorto=no|accesso=19 aprile 2011|dataarchivio=11 agosto 2020}}

* {{cita webYouTube|url=http://www.youtube.com/watch?vid=aGwV9ueHcz4|titolo=AnimazioneHow suldoes funzionamentoit delwork a Common Rail Injector ?|autore=Andrea Lanza|lingua=en|data=3 luglio 2007}}

{{Portale|ingegneria|trasporti}}