Common rail: componenti, principio di funzionamento e funzioni

Jun 19, 2023

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Kunle Shonaike

Bosch ha lanciato il primo sistema common rail nel 1997. Il sistema prende il nome dal serbatoio condiviso ad alta pressione (common rail) che fornisce carburante a tutti i cilindri. Con i sistemi di iniezione diesel convenzionali, la pressione del carburante deve essere generata individualmente per ogni iniezione. Nel sistema Common Rail, invece, la generazione della pressione e l'iniezione sono separate, il che significa che il carburante è costantemente disponibile alla pressione richiesta per l'iniezione.

I sistemi Common Rail hanno un design modulare. Ogni sistema è composto da una pompa ad alta pressione, iniettori, un rail e una centralina elettronica.

Un common rail è uno dei componenti più importanti in un sistema di iniezione diretta diesel e benzina. La differenza principale tra un'iniezione diretta e un'iniezione standard è l'erogazione del carburante e il modo in cui questo si miscela con l'aria in entrata. Nel sistema ad iniezione diretta, il carburante viene iniettato direttamente nella camera di combustione, saltando il periodo di attesa nel collettore di aspirazione dell'aria. Controllato dalla centralina elettronica, il carburante viene spruzzato direttamente dove la camera di combustione è più calda, facendolo bruciare in modo più uniforme e profondo.

I principali vantaggi dell'iniezione diretta di carburante Common Rail possono essere riassunti nella riduzione delle emissioni di gas di scarico e di rumore, in una migliore efficienza del carburante e in un miglioramento delle prestazioni complessive del motore. Il sistema è composto da una pompa ad alta pressione, iniettori, un rail e una centralina elettronica.

Il common rail è un lungo cilindro metallico. Riceve il carburante dalla pompa e lo distribuisce agli iniettori ad altissima pressione. L'aumento della pressione del carburante è il risultato della progettazione dei motori più recenti. Sia i motori diesel che quelli a benzina tendono a diventare più piccoli e leggeri per una migliore efficienza del carburante e prestazioni migliorate che aumentano la pressione del carburante e stabiliscono standard completamente nuovi per la produzione di un common rail di alta qualità.

Innanzitutto, la precisione geometrica del componente è di fondamentale importanza. Il design preciso contribuisce a migliorare le prestazioni del common rail. Anche una variazione minima delle dimensioni o della forma potrebbe portare a guasti. Definire i giusti parametri in fase di progettazione è fondamentale, ma ciò che conta davvero è seguirli scrupolosamente durante il processo produttivo.

Anche la scelta dei materiali è un punto da non sottovalutare. Buone proprietà meccaniche garantiscono resistenza e prevengono la corrosione. I materiali utilizzati sono solitamente acciaio e acciaio inox. Il common rail per i motori diesel è in acciaio, mentre il common rail per i motori a benzina è in acciaio inossidabile, poiché il carburante è troppo corrosivo e l'acciaio inossidabile possiede una migliore resistenza alla corrosione rispetto all'acciaio.

Iniezione diretta Common Rail

La maggior parte dei sistemi di alimentazione dei motori moderni utilizza una tecnologia avanzata nota come CRDi o iniezione diretta common rail. Sia i motori a benzina che quelli diesel utilizzano un comune "rail-rail" che fornisce il carburante agli iniettori. Tuttavia, nei motori diesel, i produttori chiamano questa tecnologia CRDi, mentre nei motori a benzina la chiamano iniezione diretta della benzina o iniezione stratificata del carburante. Entrambe queste tecnologie hanno una somiglianza nel design poiché sono costituite da un “fuel-rail” che fornisce carburante agli iniettori. Tuttavia, differiscono notevolmente tra loro per parametri quali la pressione e il tipo di carburante utilizzato.

Nell'iniezione diretta Common Rail, la combustione avviene direttamente nella camera di combustione principale situata in una cavità sopra il cielo del pistone. Oggi, i produttori utilizzano la tecnologia CRDi per superare alcune delle carenze dei motori diesel convenzionali che erano lenti, rumorosi e con scarse prestazioni quando implementati, soprattutto nei veicoli passeggeri.

La tecnologia CRDi funziona in tandem con la ECU del motore che riceve input da vari sensori. Quindi calcola la quantità precisa di carburante e i tempi di iniezione. Il sistema di alimentazione è dotato di componenti di natura più intelligente e li controlla elettricamente/elettronicamente. Inoltre, gli iniettori convenzionali vengono sostituiti con iniettori a solenoide più avanzati, azionati elettricamente. Vengono aperti da un segnale della ECU, a seconda delle variabili come velocità del motore, carico, temperatura del motore, ecc.