Common rail: differenze tra le versioni

Versione delle 19:37, 5 feb 2017

Versione delle 23:13, 18 mar 2017

Riga 1:

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]].

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

In campo automobilistico, il '''Common Rail''' (ovvero, ''condotto comune'', o ''collettore comune'') è un sistema di alimentazione montato su [[motore diesel|motori diesel]]. Ideato, sviluppato, e pre-industrializzato dal [[gruppo Fiat]] ([[Magneti Marelli]], [[Centro Ricerche Fiat]] ed [[Elasis]]), è stato poi industrializzato da [[Robert Bosch (azienda)|Bosch]]. Il lancio mondiale per le vetture di serie avvenne nel [[1997]] con la prima applicazione su [[Alfa Romeo 156]] 1.9 e 2.4 JTD. Si tratta di un sistema diinnovativo fortissimaper innovazione inil 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 lo hanno reso sempre più competitivo 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 montato sulla totalità dei maggiori [[Case automobilistiche|gruppi automobilistici]].<ref>{{cita web|url=http://www.rivistamotor.com/tecnica/tecnica5.htm|titolo=storia del common rail|accesso= 7 dicembre 2011}}{{collegamento interrotto}}</ref>

== Struttura ==

[[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.

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.

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.

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.).

== Funzionamento ==

Riga 15:

Il combustibile giunge quindi agli 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 Common Rail 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.

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 Common Rail 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 Common Rail molto più simile ai motori ad accensione comandata (i comuni motori a benzina) che ad un tradizionale motore ad accensione spontanea (motore diesel).

Riga 24 ⟶ 25:

== 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.

Riga 37 ⟶ 38:

==Situazione attuale==

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, cioè, ogni iniettore è dotato di una propria pompa e dedicata.

== Note ==