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Corso di: Dinamica e Controllo delle Macchine Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia Corso di Laurea Triennale in Ingegneria Elettronica - Informatica.

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1 Corso di: Dinamica e Controllo delle Macchine Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia Corso di Laurea Triennale in Ingegneria Elettronica - Informatica A.A. 2005/2006 – II Periodo di lezione Docente: Prof. Giuseppe Cantore Sistemi di Iniezione Common Rail

2 1 CARATTERISTICHE GENERALI La caratteristica principale dei sistemi di iniezione di tipoCommon Rail è la seguente: la generazione della pressione di iniezione e liniezione del combustibile in camera sono completamente disaccoppiate Infatti, la pressione di iniezione viene generata indipendentemente rispetto al regime di rotazione del motore ed alla quantità di fluido iniettata Il combustibile viene immagazzinato allinterno di un accumulatore ad alta pressione detto Common Rail ed è così pronto per liniezione La quantità di combustibile da iniettare viene decisa dal conducente del veicolo, mentre listante di avvio delliniezione e la pressione di iniezione vengono calcolate dalla centralina elettronica (ECU) sulla base delle mappature memorizzate allinterno di essa

3 Sistemi di Iniezione Common Rail 2 CARATTERISTICHE GENERALI A questo punto la centralina elettronica invia segnali elettrici ai solenoidi dei singoli iniettori che provvedono ad iniettare allinterno dei diversi cilindri, seguendo il ciclo di funzionamento di ognuno di essi Le principali componenti elettroniche e sensoristiche di questa tipologia di sistemi di iniezione sono le seguenti: ECU (Electronic Central Unit) Sensore della velocità dellalbero motore Sensore della velocità dellalbero a camme Sensore del pedale dellacceleratore Sensore di pressione del turbo Sensore di pressione del Rail Sensore di temperatura del liquido di raffreddamento Misuratore di portata daria allaspirazione del motore

4 Sistemi di Iniezione Common Rail 3 CARATTERISTICHE GENERALI I vari segnali provenenti dai diversi sensori elencati in precedenza vengono processati dalla centralina elettronica, la quale definisce, anche in base alle richieste del conducente del veicolo (segnale proveniente dal sensore del pedale dellacceleratore), la condizione di funzionamento del motore e, come conseguenza di ciò, del veicolo stesso Più in dettaglio, il regime di rotazione del motore viene misurato dal sensore di misurazione della velocità dellalbero motore, mentre il sensore di misura della velocità di rotazione dellalbero della distribuzione (albero a camme) permette di decidere lordine di accensione dei vari cilindri (fasatura dei cilindri) Il misuratore di portata daria allaspirazione del motore permette di determinare il valore istantaneo di portata daria aspirata dal motore e di variare la massa di combustibile da iniettare al fine di limitare le emissioni inquinanti allo scarico

5 Sistemi di Iniezione Common Rail 4 CARATTERISTICHE GENERALI Inoltre, se il motore è equipaggiato con un sistema di sovralimentazione volumetrica o dinamica (turbocompressore), il sensore di misurazione della pressione di sovralimentazione permette di tenere conto anche del funzionamento di questo sistema Nelle fasi di avvio a freddo del motore o nel caso di funzionamento con valori ridotti della temperatura esterna (funzionamento nei mesi invernali o in particolari zone geografiche) sono i sensori di misurazione della temperatura del liquido di raffreddamento del motore e della temperatura dellaria esterna che forniscono informazioni alla ECU al fine di impostare i valori più appropriati per lanticipo di iniezione e per valutare quale strategia di iniezione impiegare (pre e post iniezioni, durata della iniezione principale, etc.)

6 Sistemi di Iniezione Common Rail 5 LAYOUT DEL SISTEMA

7 Sistemi di Iniezione Common Rail 6 CARATTERISTICHE DELL INIEZIONE Sistemi convenzionali Nei sistemi di iniezione tradizionali (con pompa in linea e relativo sistema di distribuzione) il processo di iniezione del combustibile in camera avviene in ununica fase (senza iniezione pilota o post iniezione)

8 Sistemi di Iniezione Common Rail 7 CARATTERISTICHE DELL INIEZIONE Sistemi convenzionali Le caratteristiche della fase di iniezione sono, quindi, le seguenti: La pressione di iniezione aumenta progressivamente così come la quantità di combustibile iniettata La pressione di iniezione aumenta progressivamente così come la quantità di combustibile iniettata Alla fine della fase di iniezione la pressione crolla molto velocemente al valori di pressione pressoché nulli come conseguenza della chiusura dellugello delliniettore stesso Alla fine della fase di iniezione la pressione crolla molto velocemente al valori di pressione pressoché nulli come conseguenza della chiusura dellugello delliniettore stesso

9 Sistemi di Iniezione Common Rail 8 CARATTERISTICHE DELL INIEZIONE Sistemi convenzionali Le conseguenze di ciò sono le seguenti: La frazione iniziale di combustibile viene iniettata a valori di pressione decisamente inferiori rispetto a quella finale La frazione iniziale di combustibile viene iniettata a valori di pressione decisamente inferiori rispetto a quella finale La pressione massima di iniezione è più che doppia rispetto al corrispondente valore medio La pressione massima di iniezione è più che doppia rispetto al corrispondente valore medio La curva di iniezione è praticamente triangolare La curva di iniezione è praticamente triangolare

10 Sistemi di Iniezione Common Rail 9 CARATTERISTICHE DELL INIEZIONE Sistemi Common Rail Le caratteristiche della fase di iniezione sono, in questo caso, le seguenti: Durante la fase iniziale del processo di iniezione (pilot injection) la quantità di combustibile iniettata è estremamente ridotta Durante la fase iniziale del processo di iniezione (pilot injection) la quantità di combustibile iniettata è estremamente ridotta La fase principale del processo di iniezione (main injection) avviene a pressione pressoché costante La fase principale del processo di iniezione (main injection) avviene a pressione pressoché costante

11 Sistemi di Iniezione Common Rail 10 CARATTERISTICHE DELL INIEZIONE Sistemi Common Rail – Iniezione pilota Durante liniezione pilota (pilot injection) una piccola quantità di combustibile (da 1 a 4 mm 3 ) viene iniettata allinterno del cilindro per preparare le condizioni più opportune allinterno del cilindro prima della fase di iniezione principale (main injection) In questo modo, lefficienza del processo di combustione può essere notevolmente migliorata e gli effetti sono i seguenti: La pressione e la temperatura durante la fase di compressione aumenta a causa delle reazioni di pre-combustione dovute alla parziale combustione del combustibile iniettato durante questa fase Si riduce, pertanto, il ritardo di accensione che caratterizza la fase principale di iniezione Allo stesso tempo di riduce la pressione media durante la fase di combustione ed i picchi di pressione durante questa fase (minor ruvidezza di funzionamento del motore)

12 Sistemi di Iniezione Common Rail 11 CARATTERISTICHE DELL INIEZIONE Sistemi Common Rail – Iniezione pilota In generale le principali conseguenze sono le seguenti: Riduzione del rumore che caratterizza il processo di combustione Riduzione del consumo di combustibile Riduzione delle emissioni inquinanti allo scarico del motore

13 Sistemi di Iniezione Common Rail 12 CARATTERISTICHE DELL INIEZIONE Sistemi Common Rail – Iniezione pilota Senza iniezione pilota Con iniezione pilota

14 Sistemi di Iniezione Common Rail 13 CARATTERISTICHE DELL INIEZIONE Sistemi Common Rail – Iniezione pilota Paragonando gli andamenti della pressione allinterno del cilindro per due diverse strategie di iniezione, con e senza iniezione pilota, le seguenti considerazioni possono essere evidenziate: La curva relativa alla strategia di iniezione senza iniezione pilota mostra una limitata salita della pressione in camera prima del punto morto superiore (TDC). In seguito si può osservare un forte gradiente di pressione dovuto allo sviluppo impulsivo del processo di combustione La curva relativa alla strategia di iniezione con iniezione pilota mostra una più significativa crescita della pressione in camera prima del punto morto superiore (TDC). In seguito, in questo caso, si riduce il gradiente di pressione dovuto allavvio del processo di combustione, così come il picco massimo di pressione

15 Sistemi di Iniezione Common Rail CARATTERISTICHE DELL INIEZIONE Sistemi Common Rail – Iniezione principale Liniezione principale (main injection) determina la coppia erogata dal motore Nei sistemi di iniezione di tipo Common Rail la pressione di iniezione rimane praticamente costante durante tutto il processo di iniezione 14

16 Sistemi di Iniezione Common Rail 15 CARATTERISTICHE DELL INIEZIONE Sistemi Common Rail – Iniezione secondaria Per certe versioni di motori Diesel dotati di appositi convertitori catalitici per la riduzione degli NO x uniniezione secondaria di combustibile può essere introdotta al fine di facilitare la riduzione di tali specie di inquinanti In questo caso uniniezione secondaria (detta anche post-iniezione) segue la fase principale di iniezione (main injection) e può caratterizzare la fase di espansione o addirittura di scarico, a partire da una posizione angolare dellalbero motore fino a 200° dopo il PMS (punto morto superiore) Liniezione secondaria introduce allinterno dei gas combusti una ben precisa quantità di combustibile

17 Sistemi di Iniezione Common Rail 16 CARATTERISTICHE DELL INIEZIONE Sistemi Common Rail – Iniezione secondaria Al contrario delle iniezioni pilota e principale, il combustibile iniettato durante liniezione secondaria non brucia ma vaporizza asportando, così, calore ai gas combusti ancora presenti allinterno del cilindro Durante la fase di scarico del motore, la miscela costituita dai gas combusti e dal combustibile iniettato durante liniezione secondaria abbandona il cilindro e viene inviata al sistema di scarico del motore Parte di questa miscela viene inviata allinterno del cilindro durante il ciclo successivo del motore dal sistema cosiddetto di EGR (exhaust gas recirculation) e svolge la stessa funzione di una iniezione pilota fortemente anticipata rispetto al PMS Inoltre, appositi convertitori catalici utilizzano il combustibile presente nei gas di scarico come agente riducente per la riduzione del contenuto percentuale di NO x nei gas di scarico

18 Sistemi di Iniezione Common Rail 17 FUEL SYSTEM

19 Sistemi di Iniezione Common Rail 18 FUEL SYSTEM LOW PRESSURE DELIVERY HIGH PRESSURE DELIVERY

20 Sistemi di Iniezione Common Rail 19 FUEL SYSTEM Low pressure delivery system

21 Sistemi di Iniezione Common Rail 20 FUEL SYSTEM Low pressure delivery system Il low pressure delivery system è costituito dai seguenti componenti: 1)Serbatoio del combustibile 2)Pre-filtro del combustibile 3)Pompa di bassa pressione 4)Filtro del combustibile 5)Linee di collegamento del fluido a bassa pressione La sua funzione principale è quella di fornire lalimentazione del combustibile per lhigh pressure delivery system

22 Sistemi di Iniezione Common Rail 21 LOW PRESSURE DELIVERY SYSTEM Serbatoio del combustibile Il serbatoio del combustibile deve essere realizzato in materiale metallico anti-corrosione e deve garantire lassenza di perdite di fluido e di trafilamenti ad una pressione pari al doppio di quella operativa Viene sempre dotato di valvole di sicurezza per il controllo dei livelli di pressione al suo interno. Sempre per questo scopo viene molto spesso dotato di sensori e sistemi di controllo e di misura per la limitazione della pressione massima Viene solitamente posizionato sufficientemente lontano dal propulsore per motivi di sicurezza in caso di incidente

23 Sistemi di Iniezione Common Rail 22 LOW PRESSURE DELIVERY SYSTEM Pompa di bassa pressione La pompa di bassa pressione ha il compito di alimentare in maniera continua e adeguata la pompa di alta pressione: In ogni condizione operativa Alla necessaria pressione di alimentazione Durante tutta la vita utile del sistema di iniezione Nei sistemi di iniezione di tipo common rail vengono utilizzate due principali tipologie di pompe di bassa pressione: Pompa elettrica a rulli (soluzione standard) Pompa ad ingranaggi esterni azionata meccanicamente

24 Sistemi di Iniezione Common Rail 23 LOW PRESSURE DELIVERY SYSTEM Pompa elettrica a rulli

25 Sistemi di Iniezione Common Rail 24 LOW PRESSURE DELIVERY SYSTEM La pompa di bassa pressione elettrica a rulli viene utilizzata nei sistemi di iniezione di tipo common rail per autovetture e per veicoli commerciali leggeri Oltre a garantire lalimentazione del combustibile alla pompa di alta pressione, ha anche il compito di interrompere il flusso del combustibile al sistema di iniezione in caso di emergenza Pompa elettrica a rulli Non essendo collegata direttamente al motore funziona normalmente in maniera completamente indipendente rispetto ad esso Vengono normalmente fornite in due versioni denominate rispettivamente: in-line e in-tank

26 Sistemi di Iniezione Common Rail 25 LOW PRESSURE DELIVERY SYSTEM La versione in-line (in linea) viene montata allesterno del serbatoio, lungo la linea a bassa pressione tra il serbatoio ed il filtro del combustibile La versione in-tank (nel serbatoio) viene, invece, installata allinterno del serbatoio Pompa elettrica a rulli

27 Sistemi di Iniezione Common Rail 26 LOW PRESSURE DELIVERY SYSTEM La pompa elettrica a rulli è composta dai seguenti elementi: A.Unità pompante B.Motore elettrico C.Coperchio Pompa elettrica a rulli

28 Sistemi di Iniezione Common Rail 27 LOW PRESSURE DELIVERY SYSTEM La struttura interna dellunità pompante è costituita dai seguenti elementi: Statore cavo internamente Rotore eccentrico dotato di cavità periferiche Rulli alloggiati allinterno delle predette cavità Porte di aspirazione e di scarico Pompa elettrica a rulli

29 Sistemi di Iniezione Common Rail 28 LOW PRESSURE DELIVERY SYSTEM Allinterno di ognuna delle cavità del rotore è alloggiato un rullo. La rotazione del rotore, unitamente alla pressione del combustibile, spinge i rulli verso lesterno a contatto con la superficie interna dello statore Pompa elettrica a rulli Vengono così isolate una serie di camere pompanti delimitate da due rulli consecutivi, la superficie interna dello statore e la superficie esterna del rotore Tali camere pompanti vengono riempite di combustibile quando comunicanti con la bocca di aspirazione. In seguito, in conseguenza della profilatura della superficie interna dello statore, tale volume diminuisce fino a quando la camera viene messa in comunicazione con la bocca di mandata

30 Sistemi di Iniezione Common Rail 29 LOW PRESSURE DELIVERY SYSTEM Il combustibile è così libero di fluire attraverso la camera che alloggia il motore elettrico ed infine viene inviato al filtro attraverso il canale di mandata ricavato attraverso il coperchio della pompa Pompa elettrica a rulli Lunità pompante ed il motore elettrico si trovano allinterno di un alloggiamento comune. Con la pompa in funzione, entrambi sono attraversati da un flusso continuo di combustibile che provvede anche a raffreddarli Tale struttura interna permette di ottenere elevate prestazioni del motore elettrico senza la necessità di impiegare elementi di tenuta di geometria complessa (guarnizioni elastomeriche appositamente progettate) tra il motore stesso e lunità pompante

31 Sistemi di Iniezione Common Rail 30 LOW PRESSURE DELIVERY SYSTEM Pompa meccanica ad ingranaggi esterni

32 Sistemi di Iniezione Common Rail 31 LOW PRESSURE DELIVERY SYSTEM La pompa meccanica ad ingranaggi esterni viene impiegata per sistemi di iniezione di tipo common rail per autovetture e per veicoli commerciali leggeri, pesanti ed off-road Pompa meccanica ad ingranaggi esterni In molti casi viene integrata con la pompa di alta pressione in ununica struttura ed in questo caso la presa di potenza per il collegamento con il motore termico (motore Diesel) è unica In alcuni casi viene collegata direttamente al motore ed è dotata di una presa di potenza dedicata I sistemi di collegamento tra la pompa ed il motore comunemente impiegati sono laccoppiamento diretto e la trasmissione per mezzo di ruote o cinghie dentate

33 Sistemi di Iniezione Common Rail 32 LOW PRESSURE DELIVERY SYSTEM I principali componenti della pompa meccanica ad ingranaggi esterni sono due ruote dentate contro-rotanti che ingranano tra di loro durante la rotazione Pompa meccanica ad ingranaggi esterni Il combustibile è intrappolato allinterno dei vani isolati tra due denti consecutivi e la superficie interna del corpo e trasferito così dallaspirazione alla mandata della pompa I punti di contatto tra i denti in corrispondenza della zona di ingranamento garantiscono la tenuta tra gli ambienti a bassa e ad alta pressione La quantità di combustibile trasferita dalla pompa è praticamente proporzionale alla velocità di rotazione del motore

34 Sistemi di Iniezione Common Rail 33 LOW PRESSURE DELIVERY SYSTEM Proprio a causa di ciò la pompa viene solitamente dotata di una strozzatura allaspirazione o di una valvola limitatrice di portata alla mandata con lobiettivo di controllare la portata di combustibile erogata dalla pompa al crescere del regime di rotazione del motore Pompa meccanica ad ingranaggi esterni Inoltre, questa tipologia di pompa non necessita di manutenzione durante tutta la vita del sistema di iniezione

35 Sistemi di Iniezione Common Rail 34 LOW PRESSURE DELIVERY SYSTEM Filtro del combustibile Le particelle di contaminante solido normalmente presenti allinterno del combustibile possono causare seri danni ai componenti delle pompe, delle valvole e, soprattutto, degli iniettori dei sistemi di iniezione di tipo common rail Inoltre, il gasolio spesso contiene al suo interno acqua che può causare seri danni (corrosione) al sistema di iniezione Lutilizzo di un filtro può ridurre notevolmente i rischi di danneggiamento di tali componenti

36 Sistemi di Iniezione Common Rail 35 LOW PRESSURE DELIVERY SYSTEM Lacqua eventualmente presente allinterno del gasolio viene drenata periodicamente attraverso un tappo posizionato nella parte inferiore del serbatoio del filtro Filtro del combustibile Spesso i sistemi di iniezione di tipo common rail per autovetture sono dotati di sistemi automatici di segnalazione del livello dellacqua allinterno del filtro del combustibile (spia sul cruscotto della vettura)

37 Sistemi di Iniezione Common Rail 36 FUEL SYSTEM High pressure delivery system

38 Sistemi di Iniezione Common Rail 37 FUEL SYSTEM High pressure delivery system Lhigh pressure delivery system è costituito dai seguenti componenti: 1)Pompa di alta pressione dotata di valvole di controllo della pressione e di shut-off 2)Rail 3)Sensore di pressione del rail 4)Regolatore di pressione del rail 5)Valvole limitatrici di portata agli iniettori 6)Iniettori

39 Sistemi di Iniezione Common Rail 38 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Pompa di alta pressione

40 Sistemi di Iniezione Common Rail 39 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Pompa di alta pressione

41 Sistemi di Iniezione Common Rail 40 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Pompa di alta pressione La pompa di alta pressione è linterfaccia tra i sistemi di alimentazione del combustibile a bassa e ad alta pressione Essa ha il compito di erogare unadeguata quantità di combustibile al sistema di iniezione in tutte le condizioni di funzionamento del motore Al contrario dei sistemi di iniezione convenzionali, la pompa di alta pressione provvede a generare in modo continuo ed a mantenere ad un livello opportuno la pressione di iniezione allinterno del rail. Pertanto, il combustibile da iniettare viene sempre mantenuto ad alta pressione e non deve essere compresso per ogni singola iniezione

42 Sistemi di Iniezione Common Rail 41 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Pompa di alta pressione La pompa di alta pressione viene preferibilmente installata sul motore Diesel in corrispondenza dello stesso punto di montaggio della pompa di distribuzione di un sistema di iniezione convenzionale Normalmente viene trascinata in rotazione dal motore Diesel ad essa collegata mediante collegamento diretto o trasmissione meccanica con ruote, catene o cinghie dentate La velocità di rotazione della pompa di alta pressione è solitamente pari alla metà della velocità di rotazione del motore Diesel che la trascina in rotazione e comunque mai superiore ai 3000 rpm

43 Sistemi di Iniezione Common Rail 42 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Pompa di alta pressione La pompa di alta pressione è normalmente dotata di una valvola di controllo della pressione. A seconda dello spazio a disposizione tale valvola viene installata direttamente sulla pompa stessa o nelle vicinanze di essa Allinterno della pompa di alta pressione il combustibile viene compresso ad elevata pressione sfruttando il moto di tre pistoni radiali disposti a 120° tra di loro Dal momento che per una rotazione completa della pompa si hanno tre sole corse di mandata dei pompanti, la coppia assorbita complessivamente dalla pompa risulta abbastanza stabile, così come le sollecitazioni meccaniche connesse

44 Sistemi di Iniezione Common Rail 43 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Pompa di alta pressione La coppia assorbita da questo tipo di pompa (pari a circa 16 Nm) è pari a circa 1/9 rispetto a quella caratteristica di una pompa di distribuzione del combustibile di un sistema di iniezione meccanico tradizionale La potenza necessaria per trascinare la pompa cresce proporzionalmente ai livelli di pressione del combustibile allinterno del rail ed alla velocità di rotazione della pompa stessa che determina, inoltre, la portata di combustibile elaborata dalla pompa Ad esempio, per un motore di 2 litri di cilindrata, con una pressione del combustibile allinterno del rail pari a 1350 bar e per un regime di rotazione di 3000 rpm si ha un assorbimento di potenza di circa 3.8 kW (con un rendimento meccanico della pompa pari a circa il 90%)

45 Sistemi di Iniezione Common Rail 44 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Pompa di alta pressione – Modalità di funzionamento Attraverso il filtro visto in precedenza, la pompa di bassa pressione invia il combustibile dal serbatoio alla pompa di alta pressione. Il combustibile entra allinterno della pompa attraverso il condotto di aspirazione e la valvola di sicurezza (N° 13 e 14 in figura) e alimenta, inoltre, i circuiti di lubrificazione e di raffreddamento della pompa stessa. La camma eccentrica della pompa (N°2), posta in rotazione dallalbero motore (N°1), mette in movimento i tre pompanti (movimento rettilineo alterno) in funzione della forma della camma stessa

46 Sistemi di Iniezione Common Rail 45 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Pompa di alta pressione – Modalità di funzionamento Non appena la pressione di mandata della pompa di bassa pressione supera il valore di taratura della valvola di sicurezza N° 14 (da 0.5 a 1.5 bar) il combustibile viene inviato allinterno della camera pompante (N° 4) attraverso la valvola di aspirazione (N° 5). In questa fase il pistone si muove verso il basso e compie la corsa di aspirazione La valvola di aspirazione si chiude quando il pompante arriva al punto morto inferiore (BDC – bottom death centre). In questa fase il combustibile, intrappolato allinterno della camera, viene compresso fino al valore di pressione di mandata della pompa

47 Sistemi di Iniezione Common Rail 46 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Pompa di alta pressione – Modalità di funzionamento Appena il combustibile allinterno della camera pompante raggiunge il valore di pressione che regna allinterno del rail, si apre la valvola di non ritorno di mandata (N° 7) ed il fluido viene inviato al circuito di alta pressione. Il singolo pompante continua ad inviare il combustibile fino a quando non raggiunge il punto morto superiore (TDC – top death centre) A questo punto il pistone ricomincia la sua corsa verso il BDC e la pressione allinterno della camera pompante crolla rapidamente. Infine, la valvola di mandata si chiude mentre quella di aspirazione si apre

48 Sistemi di Iniezione Common Rail 47 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Pompa di alta pressione – Modalità di funzionamento Poiché la pompa di alta pressione è progettata per erogare elevati valori di portata di combustibile, quando il motore funziona a carico parzializzato e nei transitori la quantità di fluido in eccesso viene inviata nuovamente al serbatoio attraverso la valvola di controllo della pressione (N° 10 in figura). In questo modo il combustibile viene laminato a bassa pressione Lenergia impiegata per comprimere il combustibile ad elevata pressione viene così dissipata e ciò contribuisce a ridurre lefficienza complessiva del sistema

49 Sistemi di Iniezione Common Rail 48 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Pompa di alta pressione – Modalità di funzionamento Tale inefficienza del sistema può essere in parte limitata disattivando uno dei tre pompanti nelle condizioni di funzionamento del motore per le quali viene richiesta una minore portata di combustibile Infatti, quando uno degli elementi pompanti (N° 3 in figura) viene disattivato, viene conseguentemente ridotta anche la portata di combustibile erogata nel complesso dalla pompa al rail La disattivazione di uno dei pompanti viene realizzata azionando la valvola di aspirazione relativa (N° 5 in figura) che rimane sempre aperta durante tutto il normale ciclo di funzionamento della pompa

50 Sistemi di Iniezione Common Rail 49 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Pompa di alta pressione – Modalità di funzionamento La valvola di aspirazione viene aperta e mantenuta in posizione di apertura azionando la valvola a solenoide che agisce sullelemento mobile Pertanto, il combustibile allinterno della camera pompante non può essere compresso durante la corsa di mandata Infatti, essendo aperta la valvola di aspirazione, il fluido è libero di rifluire nel condotto di aspirazione Quando uno dei tre pompanti viene disattivato la portata viene erogata dalla pompa in maniera discontinua, con brevi interruzioni di flusso

51 Sistemi di Iniezione Common Rail 50 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Pompa di alta pressione – Modalità di funzionamento La portata erogata dalla pompa di alta pressione è proporzionale alla sua velocità di rotazione La velocità di rotazione della pompa è, a sua volta, funzione del regime di rotazione del motore Il rapporto di trasmissione tra il motore e la pompa di alta pressione viene scelto in base a due esigenze contrastanti: da un lato minimizzare la quantità di combustibile pompata in eccesso; dallaltro garantire una sufficiente alimentazione del combustibile a pieno carico (WOT) Valori del rapporto di trasmissione motore-pompa di alta pressione impiegati comunemente sono: 1:2 e 2:3

52 Sistemi di Iniezione Common Rail 51 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Valvola di controllo della pressione

53 Sistemi di Iniezione Common Rail 52 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Valvola di controllo della pressione La valvola di controllo della pressione ha il compito di fissare il valore della pressione allinterno del rail in funzione delle condizioni operative del motore e di mantenerlo nel tempo Se la pressione allinterno del rail è troppo elevata, la valvola di controllo della pressione si apre e una parte del combustibile rifluisce dal rail al serbatoio attraverso unapposita linea idraulica di collegamento Se la pressione allinterno del rail è troppo bassa, la valvola di controllo della pressione si chiude e isola il rail dalla linea di bassa pressione

54 Sistemi di Iniezione Common Rail 53 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Valvola di controllo della pressione La valvola di controllo della pressione è dotata di una apposita flangia che ne permette il fissaggio alla pompa di alta pressione o al rail La maggiore o minore tenuta tra gli ambienti ad alta e bassa pressione del sistema di iniezione viene definita in base alla posizione assunta dalla sfera (N° 1 in figura) rispetto alla sede Lazionamento dellelemento mobile della valvola (N° 2) che a sua volta preme sulla sfera avviene per mezzo del solenoide (N° 3)

55 Sistemi di Iniezione Common Rail 54 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Valvola di controllo della pressione Due forze agiscono congiuntamente sullelemento mobile della valvola: Forza della molla Forza esercitata dal solenoide Al fine di facilitarne la lubrificazione ed il raffreddamento tutti i componenti dellassieme della valvola sono costantemente circondati dal combustibile

56 Sistemi di Iniezione Common Rail 55 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Valvola di controllo della pressione - Modalità di funzionamento La valvola di controllo della pressione viene azionata secondo due loop di controllo principali: Un primo ciclo di controllo elettrico di tipo slow-response che ha il compito di fissare un valore medio di pressione allinterno del rail Un secondo ciclo di controllo meccanico di tipo fast-response che ha il compito di smorzare le fluttuazioni di pressione ad elevata frequenza

57 Sistemi di Iniezione Common Rail 56 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Valvola di controllo della pressione - Modalità di funzionamento Modalità di funzionamento con il solenoide non eccitato: lelevata pressione del combustibile allinterno del rail o alla mandata della pompa di alta pressione viene applicata alla sfera della valvola di controllo della pressione attraverso il condotto di ingresso. Poiché il solenoide non è eccitato la sfera viene mantenuta in posizione di chiusura dalla sola forza elastica della molla. La forza esercitata dal fluido sulla sfera supera facilmente la forza della molla la valvola si apre e raggiunge un grado di apertura che dipende dalla portata di mandata della pompa (p max-rail 100 bar)

58 Sistemi di Iniezione Common Rail 57 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Valvola di controllo della pressione - Modalità di funzionamento Modalità di funzionamento con il solenoide eccitato: al fine di raggiungere livelli più elevati di pressione allinterno del rail, alla forza della molla si viene ad aggiungere anche la forza elettromagnetica generata sullelemento mobile dal solenoide. La valvola raggiunge una posizione di equilibrio caratterizzata da un ben determinato grado di apertura dipendente dalla forza esercitata dal solenoide la valvola rimane aperta e mantiene costante la pressione del combustibile

59 Sistemi di Iniezione Common Rail 58 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Valvola di controllo della pressione - Modalità di funzionamento Una variazione della portata erogata dalla pompa o la laminazione di una certa quantità di combustibile dal circuito di alta pressione viene compensata da una corrispondente variazione del grado di apertura dellelemento mobile della valvola La forza generata dal solenoide è proporzionale alla corrente di alimentazione che viene solitamente variata per mezzo di un dispositivo di PWM (pulse with modulation) Una corrente di alimentazione del solenoide pulsante alla frequenza di 1 kHz è sufficiente a proteggere il sistema da fluttuazioni di pressione indesiderate

60 Sistemi di Iniezione Common Rail 59 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Rail

61 Sistemi di Iniezione Common Rail 60 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Rail Allinterno del rail viene immagazzinato il combustibile ad alta pressione inviato dalla pompa di alta pressione Dal punto di vista funzionale il rail rappresenta un volume di fluido (capacità) in grado di smorzare o comunque di ridurre lampiezza delle oscillazioni di pressione generate dalla pompa di alta pressione e dal processo di iniezione Il rail (detto anche accumulatore ad alta pressione) è comune a tutti i cilindri da cui il nome common rail Anche quando elevate quantità di combustibile sono estratte dal rail (ad esempio in seguito alliniezione di combustibile allinterno di un cilindro) allinterno di esso la pressione rimane praticamente costante

62 Sistemi di Iniezione Common Rail 61 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Rail Ciò assicura che la pressione di iniezione rimanga pressoché costante dallistante di apertura delliniettore Al fine di soddisfare lampia varietà di installazioni su differenti tipologie di motore, il rail viene fornito completo delle valvole limitatrici di portata agli iniettori e degli attacchi per il sensore di pressione e per il regolatore di pressione

63 Sistemi di Iniezione Common Rail 62 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM

64 Sistemi di Iniezione Common Rail 63 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Sensore di pressione del rail Il sensore di pressione del rail fornisce in input alla centralina elettronica (ECU) un segnale elettrico proporzionale alla pressione allinterno del rail Il sensore deve misurare il valore istantaneo della pressione allinterno del rail: con adeguata accuratezza il più velocemente possibile

65 Sistemi di Iniezione Common Rail 64 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Sensore di pressione del rail Il sensore di pressione del rail è costituito dai seguenti componenti principali: Corpo dotato di connessioni elettriche con lesterno Elemento sensore integrato e saldato alla presa di pressione Circuito integrato (pcb – printed circuit board) dotato di circuito elettrico per la valutazione della pressione

66 Sistemi di Iniezione Common Rail 65 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Sensore di pressione del rail Da una presa sul rail il combustibile passa attraverso un canale di collegamento ricavato allinterno del corpo del sensore ed arriva al diaframma del sensore di pressione Lelemento sensore (semiconduttore) è collegato al diaframma e converte la pressione del fluido in un segnale elettrico che viene inviato prima ad un circuito di amplificazione e, in seguito, alla centralina elettronica

67 Sistemi di Iniezione Common Rail 66 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Sensore di pressione del rail Il principio di funzionamento è il seguente: sotto lazione della pressione cambia la forma del diaframma (approssimativamente 1 mm di deformazione a 1500 bar) e, come conseguenza di ciò, la resistenza elettrica dellelemento sensibile La variazione di resistenza dellelemento sensibile determina una variazione della tensione rilevata sul ponte di misura alimentato alla tensione di circa 5 V

68 Sistemi di Iniezione Common Rail 67 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Sensore di pressione del rail La variazione di voltaggio misurata è compresa tra 0 e 70 mV in funzione della pressione allinterno del rail e viene amplificata dal circuito di valutazione nellintervallo compreso tra 0.5 e 4.5 V Una misura precisa della pressione allinterno del rail è fondamentale per un corretto funzionamento del sistema Per le condizioni di funzionamento tipiche dei motori Diesel, laccuratezza del sensore di pressione è pari a circa il 2% del fondo scala

69 Sistemi di Iniezione Common Rail 68 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Regolatore di pressione del rail

70 Sistemi di Iniezione Common Rail 69 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Regolatore di pressione del rail Dal punto di vista funzionale il regolatore di pressione del rail agisce come una valvola limitatrice di pressione ad azione diretta Se la pressione allinterno del rail supera un valore di taratura ben definito, il regolatore di pressione si apre e scarica una portata di fluido verso il serbatoio a bassa pressione del sistema di iniezione Il valore massimo della pressione di taratura del regolatore di pressione del rail è solitamente dellordine di 1500 – 1600 bar

71 Sistemi di Iniezione Common Rail 70 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Regolatore di pressione del rail Il regolatore di pressione del rail è costituito dai seguenti componenti principali: Corpo dotato di filettatura esterna per il fissaggio sul rail e di filettatura interna per la connessione con la linea di ritorno al serbatoio Otturatore mobile interno Molla precaricata

72 Sistemi di Iniezione Common Rail 71 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Regolatore di pressione del rail In corrispondenza dellestremità filettata esterna per la connessione al rail il corpo del regolatore è dotato di un foro di passaggio tenuto in posizione di chiusura dallestremità conica dellotturatore mobile Fino a che la pressione allinterno del rail rimane inferiore rispetto al valore di taratura, lotturatore viene mantenuto in posizione di chiusura dalla forza esercitata dalla molla precaricata

73 Sistemi di Iniezione Common Rail 72 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Regolatore di pressione del rail Non appena la pressione allinterno del rail supera il valore di taratura, lotturatore si apre Si viene così a determinare una connessione diretta fra il common rail e la linea di ritorno verso il serbatoio a bassa pressione Il fluido ad elevata pressione allinterno del rail può così rifluire verso il serbatoio del combustibile a bassa pressione la pressione allinterno del rail diminuisce e viene così regolata

74 Sistemi di Iniezione Common Rail 73 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Valvole limitatrici di portata agli iniettori

75 Sistemi di Iniezione Common Rail 74 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Valvole limitatrici di portata agli iniettori La funzione delle valvole limitatrici di portata agli iniettori è quella di impedire che, nel caso in cui un iniettore rimanga aperto permanentemente, si abbia un flusso continuo di combustibile attraverso liniettore Per impedire ciò, non appena la portata di combustibile che abbandona il rail supera un ben determinato livello, la valvola si chiude impedendo il flusso attraverso liniettore

76 Sistemi di Iniezione Common Rail 75 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Valvole limitatrici di portata agli iniettori La valvola limitatrice di portata alliniettore è costituita da un corpo metallico (N° 5) dotato di filettature esterne per il collegamento con il rail e con liniettore. Alle due estremità del corpo sono presenti anche due passaggi per le connessioni idrauliche al rail ed alliniettore Allinterno del corpo è presente un otturatore mobile (N° 3) forato al centro per il passaggio del fluido dallingresso alluscita. Tale otturatore è spinto nella direzione del rail dalla forza esercitata da una molla (N° 4) posizionata allinterno del corpo della valvola

77 Sistemi di Iniezione Common Rail 76 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Valvole limitatrici di portata agli iniettori Lotturatore mobile fa tenuta rispetto alla superficie cilindrica interna del corpo Il passaggio del combustibile in direzione longitudinale avviene attraverso il foro ricavato allinterno di esso Tale foro si restringe in corrispondenza di una delle due terminazioni dellotturatore definendo una ben precisa area di efflusso che ha il compito di limitare la portata di combustibile

78 Sistemi di Iniezione Common Rail 77 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Valvole limitatrici di portata agli iniettori - Modalità di funzionamento Modalità di funzionamento normale: Lotturatore mobile si trova in posizione di riposo a contatto con la sede in corrispondenza della connessione idraulica della valvola con il rail In corrispondenza dellistante di iniezione il combustibile comincia ad attraversare la valvola. La caduta di pressione a cavallo della sezione ristretta dellotturatore determina lazione di una forza che agisce sullotturatore e vince progressivamente la forza della molla Lotturatore mobile si sposta nella direzione delliniettore e chiude progressivamente la luce di passaggio del fluido dal rail alliniettore stesso

79 Sistemi di Iniezione Common Rail 78 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Valvole limitatrici di portata agli iniettori - Modalità di funzionamento Modalità di funzionamento normale: Alla fine della fase di iniezione liniettore si chiude, il flusso attraverso di esso si interrompe e la molla riporta lotturatore mobile nella sua posizione di riposo a contatto con la battuta superiore La molla ed il diametro dei fori per il passaggio del fluido attraverso lotturatore mobile sono dimensionati in modo tale da garantire che, anche in corrispondenza della massima quantità di combustibile iniettata, siano in grado di riportare lotturatore in posizione iniziale di riposo

80 Sistemi di Iniezione Common Rail 79 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Valvole limitatrici di portata agli iniettori - Modalità di funzionamento Modalità di funzionamento anormale: Se liniettore rimane aperto a causa di un guasto si ha un flusso eccessivo di combustibile attraverso di esso ed allinterno del cilindro con i conseguenti ovvi problemi di funzionamento del motore La caduta di pressione aumenta, pertanto, proporzionalmente alla portata di combustibile. In questo caso, la forza dovuta alla differenza di pressione vince la resistenza esercitata dalla molla e lotturatore si muove verso il basso fino a chiudere completamente il passaggio del combustibile attraverso la valvola verso liniettore

81 Sistemi di Iniezione Common Rail 80 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Valvole limitatrici di portata agli iniettori - Modalità di funzionamento Modalità di funzionamento con trafilamento: Se liniettore al termine di una fase di iniezione non si chiude perfettamente si verifica il trafilamento di una certa quantità di combustibile dal sistema di iniezione allinterno del cilindro del motore In questo caso, in funzione della portata di trafilamento residua, ad ogni iniezione lotturatore non riesce a raggiungere la posizione di riposo a contatto con la battuta allestremità del corpo della valvola collegata al rail Dopo un certo numero di iniezioni lotturatore arriva a contatto con la sede inferiore ricavata allinterno del corpo della valvola e chiude il passaggio del combustibile verso liniettore

82 Sistemi di Iniezione Common Rail 81 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Valvole limitatrici di portata agli iniettori

83 Sistemi di Iniezione Common Rail 82 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Iniettore

84 Sistemi di Iniezione Common Rail 83 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Iniettore Lavvio della fase di iniezione e la quantità di combustibile iniettata ad ogni ciclo motore vengono controllate mediante lutilizzo di iniettori a comando elettro-idraulico Questa particolare tipologia di iniettore può essere montata direttamente sulla testa del cilindro del motore e può essere installata anche su motori Diesel ad iniezione diretta di tipo tradizionale

85 Sistemi di Iniezione Common Rail 84 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Iniettore Dal punto di vista funzionale gli iniettori a comando elettro-idraulico dei moderni sistemi di iniezione di tipo common rail possono essere suddivisi in tre parti principali: 1)Solenoid valve (valvola a solenoide) 2)Hydraulic servo-system (servo sistema idraulico) 3)Hole-type nozzle (ugello e polverizzatore di iniezione)

86 Sistemi di Iniezione Common Rail 85 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Iniettore Il combustibile entra allinterno delliniettore dalla connessione di alta pressione (N° 4 in figura) e giunge nella parte inferiore delliniettore (nozzle) attraverso il canale N° 10 ed allinterno della camera di controllo (N° 8) attraverso lorificio di trafilamento (feed orifice, N° 7 in figura)

87 Sistemi di Iniezione Common Rail 86 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Iniettore La camera di controllo è collegata alla via di ritorno del combustibile verso il serbatoio (N° 1 in figura) attraverso un ulteriore orificio di trafilamento (N° 6 in figura) mantenuto in posizione di chiusura dalla valvola a solenoide

88 Sistemi di Iniezione Common Rail 87 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Iniettore - Modalità di funzionamento Le modalità di funzionamento delliniettore possono essere descritte considerando quattro fasi principali di funzionamento: 1)Iniettore chiuso (con lalta pressione applicata) 2)Iniettore aperto (avvio delliniezione) 3)Iniettore completamente aperto 4)Iniettore in fase di chiusura Queste fasi di funzionamento sono determinate dalle forze applicate ai principali componenti delliniettore Con il motore spento e pressione nulla agente allinterno del rail liniettore viene mantenuto in posizione di chiusura dalla molla presente allinterno del nozzle

89 Sistemi di Iniezione Common Rail 88 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Iniettore chiuso

90 Sistemi di Iniezione Common Rail 89 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Iniettore chiuso Quando liniettore è chiuso la valvola a solenoide non è eccitata dal segnale elettrico e rimane in posizione di chiusura In questo caso, la sfera della valvola a solenoide è mantenuta a contatto con la sede in posizione di chiusura e lorificio di trafilamento (N° 6) è anchesso ostruito Il combustibile ad alta pressione proveniente dal rail riempie sia la camera di controllo che la camera del nozzle Nel complesso lo spillo delliniettore viene mantenuto in posizione di chiusura dallazione congiunta della pressione agente allinterno della camera di controllo e della molla interna che tiene lo spillo in posizione di chiusura

91 Sistemi di Iniezione Common Rail 90 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Iniettore aperto (avvio delliniezione)

92 Sistemi di Iniezione Common Rail 91 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Iniettore aperto (avvio delliniezione) La valvola a solenoide viene eccitata con una corrente elettrica esterna. La forza esercitata dal solenoide supera quella esercitata dalla molla di contrasto e lancoretta interna si muove verso lalto Come conseguenza di ciò, lorificio di trafilamento si apre ed il combustibile può fluire dalla camera di controllo verso la camera situata posteriormente alla valvola a solenoide e ritornare infine al serbatoio del sistema di iniezione. Pertanto, la pressione del fluido allinterno della camera di controllo diminuisce fortemente mentre la pressione allinterno della camera del nozzle rimane costante al valore di pressione del rail La riduzione della pressione allinterno della camera di controllo determina una riduzione della forza esercitata sullo spillo che, muovendosi verso lalto, da lavvio alla fase di iniezione

93 Sistemi di Iniezione Common Rail 92 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Iniettore completamente aperto La velocità di apertura dello spillo è determinata dalla differenza tra le portate che attraversano i due orifici di trafilamento (N° 6 e 7 in figura) Lo spillo si muove verso lalto e raggiunge la sua posizione finale a contatto con la battuta superiore ricavata allinterno del corpo supportato da un cuscinetto di fluido generato dal flusso del combustibile attraverso gli orifici di trafilamento Lo spillo delliniettore è ora completamente aperto ed il combustibile viene iniettato allinterno della camera di combustione ad una pressione pari a quella che regna allinterno del rail

94 Sistemi di Iniezione Common Rail 93 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Iniettore in fase di chiusura Nel momento in cui viene meno lalimentazione della corrente alla valvola a solenoide lancoretta viene spinta verso il basso dalla forza esercitata dalla molla della valvola a solenoide. Lorificio di trafilamento viene chiuso dalla valvola a sfera che viene spinta verso il basso e va ad esercitare nuovamente la tenuta idraulica contro la sede ricavata allinterno del corpo delliniettore La pressione allinterno della camera di controllo torna a risalire e, agendo unitamente alla forza della molla interna, torna a vincere la forza esercitata dalla pressione del fluido allinterno della camera del nozzle

95 Sistemi di Iniezione Common Rail 94 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Iniettore in fase di chiusura Lo spillo viene perciò spinto verso il basso e torna progressivamente ad assumere la posizione di chiusura iniziale delliniettore La velocità di chiusura dello spillo è determinata dalla portata di combustibile attraverso lorificio di trafilamento (N° 7 in figura) Il processo di iniezione cessa nel momento in cui lo spillo arriva a chiudere completamente i fori di efflusso ricavati nella parte terminale delliniettore

96 Sistemi di Iniezione Common Rail 95 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Hole-type nozzles Gli iniettori dei sistemi di iniezione di tipo common rail sono comunemente dotati di hole-type nozzles (polverizzatori) La geometria dei nozzles condiziona: listante di avvio delliniezione e la quantità di combustibile iniettata numero dei getti di combustibile, forma ed atomizzazione dello spray, distribuzione del combustibile in camera Per i sistemi di iniezione di tipo common rail sono disponibili due tipi di nozzles: Sac-hole nozzle Seat-hole nozzle

97 Sistemi di Iniezione Common Rail 96 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Hole-type nozzles I fori di iniezione sono posizionati sulla superficie esterna della parte terminale delliniettore di forma conica Il numero dei fori ed il loro diametro dipende da: La quantità di combustibile da iniettare La forma della camera di combustione I moti organizzati della carica allinterno del cilindro (swirl di diversa intensità)

98 Sistemi di Iniezione Common Rail 97 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Hole-type nozzles In entrambi i casi (sac-hole e seat- hole nozzles) i fori di ingresso sono caratterizzati da spigoli arrotondati realizzati per mezzo di lavorazioni meccaniche di elettro-erosione Tale caratteristica è finalizzata alle seguenti ragioni: Prevenire in anticipo lusura degli spigoli dei fori di ingresso causata dalle particelle abrasive che possono essere contenute allinterno del combustibile Ridurre lirregolarità della portata di combustibile iniettata

99 Sistemi di Iniezione Common Rail 98 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Hole-type nozzles Per ridurre al minimo le emissioni di idrocarburi incombusti (HC) è importante cercare di limitare al minimo il volume di combustibile che si trova nella parte terminale delliniettore al di sotto dei fori di iniezione (volume residuo) Tale obiettivo può essere raggiunto più facilmente utilizzando iniettori di tipo seat-hole nozzles Sac hole nozzle Seat hole nozzle

100 Sistemi di Iniezione Common Rail 99 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Sac-hole nozzle Gli iniettori di tipo sac-hole nozzles sono caratterizzati da fori di iniezione posizionati nella parte terminale delliniettore stesso Tutti i fori di iniezione solo alimentati da un volume di fluido ricavato nella parte terminale delliniettore detto sac da cui il nome del particolare tipo di iniettore La forma geometrica del sac può essere di due diverse tipologie: Sac cilindrico Sac conico

101 Sistemi di Iniezione Common Rail 100 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Sac-hole nozzle Gli iniettori di tipo sac-hole nozzles con sac di forma cilindrica ed estremità di forma semisferica permettono di avere massima libertà in fase di progetto per quanto riguarda: Numero dei fori di iniezione Lunghezza dei fori di iniezione Angolo dei fori di iniezione Lestremità delliniettore di forma semisferica, unitamente alla forma cilindrica del sac, permette di realizzare fori di uguale lunghezza

102 Sistemi di Iniezione Common Rail 101 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Sac-hole nozzle Gli iniettori di tipo sac-hole nozzles con sac di forma cilindrica ed estremità di forma conica sono caratterizzati esclusivamente da fori di iniezione aventi lunghezza pari a 0.6 mm La forma conica dellestremità delliniettore permette di aumentarne lo spessore di parete della parte terminale e, quindi, di accrescerne la resistenza strutturale

103 Sistemi di Iniezione Common Rail 102 HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Sac-hole nozzle Gli iniettori di tipo sac-hole nozzles con sac di forma conica ed estremità di forma conica sono caratterizzati da valori inferiori del volume residuo rispetto agli altri due introdotti in precedenza Il volume residuo di questa tipologia di iniettore è intermedio tra quelli di un seat- hole nozzle e di un sac-hole nozzle con sac di forma cilindrica Langolo di conicità del sac e dellestremità delliniettore sono solitamente uguali per mantenere il più possibile costante lo spessore di parete delliniettore

104 Sistemi di Iniezione Common Rail HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Seat-hole nozzle Al fine di minimizzare il volume di combustibile isolato nella parte terminale delliniettore, e così le emissioni di HC, la sezione iniziale dei fori di iniezione può essere ricavata direttamente in corrispondenza della sede conica della parte terminale delliniettore Come conseguenza di ciò non esiste praticamente volume di combustibile isolato (sac) e non cè connessione diretta tra la camera di combustione e liniettore quando questultimo è in posizione di chiusura 103

105 Sistemi di Iniezione Common Rail HIGH PRESSURE DELIVERY SYSTEM Seat-hole nozzle In questo caso il volume di combustibile isolato nella parte terminale delliniettore è decisamente inferiore rispetto a quello del sac-hole nozzle La parte terminale delliniettore è di forma conica per motivi di resistenza strutturale I fori vengono solitamente realizzati per elettro-erosione (EDM – electrical discharge machining) 104


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