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L'iniettore CR di ultima generazione con autocontrollo del set point

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Categoria: Tecnica Auto

PREMESSA:

Negli anni i sistemi Common Rail hanno goduto di tantissimi miglioramenti. Il componente più sofisticato del sistema, l'iniettore, è quello che ha permesso al sistema di migliorarsi continuamente. In questo articolo trattiamo gli iniettori Common Rail Piezo prodotti da Bosch ed adottati da molti costruttori, come ad esempio da BMW nei moderni motori diesel a 3 e 4 cilindri: B37TU e B47TU. 

Figura: Impianto di iniezione su motore BMW B37TU

 

INIETTORE CR25: 

Il sistema Common Rail di 3a generazione dispone di iniettori piezoelettrici che lavorano ad una pressione massima di ben 2500 bar. 

L'attivazione piezoelettrica presenta i seguenti vantaggi:

  •  movimento veloce dell'ago dell'ugello, in gran parte dovuto ad una riduzione della massa spostata di ca. 75%
  • tempi di commutazione rapidi con tempi di risposta estremamente brevi
  • Migliore dosaggio di più iniezioni di carburante
  • Corsa più precisa degli aghi degli ugelli
  • Minor consumo di energia elettrica, poiché non è necessaria alcuna corrente di mantenimento

Ciò si traduce in miglioramenti significativi per quanto riguarda le emissioni inquinanti, il consumo di carburante e non meno dell'acustica (minor rumore).

La portata di ritorno è notevolmente inferiore rispetto all'iniettore elettromagnetico. Il ritorno è collegato idraulicamente al sistema di alimentazione della pompa di alta pressione, quindi nel circuito di ritorno la pressione è superiore a 3 bar. A differenza dei normali iniettori elettromagnetici, dove la pressione è in genere inferiore ad 1 bar.

Descrizione funzionale:

Figura: Iniettore Bosch CR25: 1. Iniettore; 2. Linea di ritorno in pressione; 3. Connessione alla pompa di HP; 4. Connettore elettrico a due poli.

L'iniettore piezoelettrico consente l'iniezione multipla di carburante con un massimo di 4 operazioni di iniezione. Questa iniezione multipla di carburante può essere composta da:

  1. Pre-iniezione
  2. Iniezione principale
  3. Post-iniezione

La pre-iniezione migliora il comfort acustico grazie a una combustione più morbida. Al minimo e fino a ca. 2000 rpm c'è la possibilità di una doppia pre-iniezione. La post-iniezione viene utilizzata per la rigenerazione del filtro antiparticolato diesel. A basso carico e regime motore, è possibile una doppia post-iniezione.

La quantità di carburante iniettata può variare in funzione di:

  • Pressione rail
  • Periodo di apertura dell'iniettore
  • Velocità di apertura dell'iniettore

 

Il periodo di apertura dell'ugello e la corsa di apertura sono stabiliti dal controllo del motore.

Nota: non è possibile misurare il volume di ritorno per iniettori piezoelettrici. A causa del modo in cui sono progettati e di come funzionano gli iniettori piezoelettrici, il volume di ritorno è notevolmente inferiore rispetto a quello degli iniettori con valvola a solenoide.

Il segnale di apertura Ti: Una novità per gli iniettori Common Rail è che il periodo di apertura dell'ugello è controllato tramite il segnale di iniezione del carburante (chiamato segnale Ti). Il segnale di apertura, che controlla l'effettiva apertura dell'iniettore, viene ricavato misurando l'energia utilizzata per l'attivazione dell'iniettore.

Struttura e collegamento elettrico:

Un elemento piezoelettrico può essere utilizzato come convertitore elettromeccanico. L'elemento è costituito da un tipo di ceramica che converte l'energia elettrica direttamente in energia meccanica (potenza/corsa). L'elemento piezoelettrico si espande quando viene applicata la tensione. Questo crea la corsa dell'ago dell'ugello. Per ottenere una corsa maggiore, un elemento piezo può essere strutturato in diversi strati.

Alimentazione: 160 Volt. Questi iniettori vengono alimentati dalla centralina ad una tensione molto alta, ben superiore dei precedenti iniettori. La tensione viene fornita dalla centralina motore che internamente contiene un convertitore DC/DC per amplificare la tensione di batteria da 12V a 160V.

ATTENZIONE: se uno dei cavi di alimentazione positivo di un solo iniettore dovesse andare in corto, automaticamente mancherebbe alimentazione a tutti gli iniettori. In quanto il positivo è comune.

Figura: Segnale di comando dell'iniettore in tensione. 

Valori di attivazione e setpoint: La fluttuazione di tensione che si vede alla fine della rampa di salita della tensione, rappresenta il segnale di apertura Ti. Questo viene misurato dalla centralina che sa esattamente in che momento ha avuto inizio l'iniezione.

 

AUTODIAGNOSI: 

Se uno o più iniettori vengono sostituiti, sarà necessario eseguire con lo strumento di autodiagnosi la compensazione della quantità di iniezione. 

 

 

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