Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica/Informatica A.A. 2006/2007 – II Periodo di lezione Corso di: Dinamica e Controllo delle Macchine Docente: Prof. Ing. Giuseppe Cantore Parte Prima: Sistemi di Iniezione e Controllo Iniezione nei Motori ad Accensione per Compressione Sistemi di Iniezione

CARATTERISTICHE GENERALI Parte Prima: Sistemi di Iniezione I combustibili adottati nei motori ad accensione per compressione sono a bassa volatilità, essi necessitano di essere iniettati direttamente all’interno del cilindro sottoforma di un fine spray polverizzato. A partire da questo stato le gocce di combustibile vaporizzeranno, si diffonderanno in seno all’aria e si autoaccenderanno con una velocità dipendente da diversi fattori(es: tipo di combustibile, P,T dell’aria durante l’iniezione, intensità di turbolenza, etc.) Il tipo di combustione che si realizza richiede un opportuno rapporto aria-combustibile locale ma, poiché la carica non è omogenea, il rapporto di miscela globale non è vincolato; di conseguenza è possibile variare il carico semplicemente variando la quantità di combustibile iniettata in una massa d’aria che non dipende dal carico ma dipende in misura modesta solo dal regime del motore attraverso il rendimento volumetrico. Parte Prima: Sistemi di Iniezione 1

FUNZIONI DEL SISTEMA DI INIEZIONE Parte Prima: Sistemi di Iniezione Le principali funzioni a cui il sistema di iniezione è deputato sono: Dosatura della quantità di combustibile richiesta dal carico e dal regime di rotazione del motore. Pressione di iniezione Fasatura dell’istante di iniezione, essa deve essere quella ottimale rispetto al punto di funzionamento (regime e carico) e rispetto alle esigenze di limitazione delle emissioni inquinanti. Portata corretta di combustibile durante tutto il periodo di iniezione (legge di iniezione). Caratteristiche dello spray (polverizzazione, penetrazione, diffusione) al fine di ottenere, all’interno di una determinata camera di combustione, un buon miscelamento del combustibile in seno all’aria. Parte Prima: Sistemi di Iniezione 2

FUNZIONI DEL SISTEMA DI INIEZIONE Parte Prima: Sistemi di Iniezione Il corretto espletamento di queste funzioni da parte del sistema di iniezione, permette di conseguire: Combustione più completa possibile. Consumi ed emissioni inquinanti contenute. Corrispondenza tra potenza richiesta e potenza erogata compatibilmente con consumi ed emissioni inquinanti contenute. Rumore e sollecitazioni termiche e meccaniche contenute. Le difficoltà progettuali ed operative a cui si deve far fronte nello sviluppo e corretto funzionamento del sistema di iniezione sono aggravate dalle piccole quantità di combustibile che devono essere iniettate (ordine di grandezza: mm3) Parte Prima: Sistemi di Iniezione 3

PRINCIPALI SISTEMI DI INIEZIONE Parte Prima: Sistemi di Iniezione Le funzioni precedentemente esposte possono essere ripartite fra i due principali organi del sistema di iniezione, una pompa volumetrica e un iniettore. Le funzioni svolte dal sistema di iniezione si ripartiscono su uno o su l’altro organo in base al sistema di iniezione. Pompa volumetrica: a prescindere dal sistema di iniezione, essa mette in pressione il combustibile fornisce la portata necessaria agli iniettori in modo intermittente od uniforme. Iniettore ad apertura automatica o comandata: a prescindere dal sistema di iniezione, esso definisce, le caratteristiche del getto. Il circuito di alimentazione gasolio di tutti i sistemi di iniezione prevede, oltre ai 2 organi appena citati, anche una pompa di bassa pressione per il trasferimento del gasolio all’unità di iniezione, essa deve essere in grado di vincere i salti geodetici e le perdite distribuite e concentrate presenti lungo la linea di bassa pressione(es. filtri). Parte Prima: Sistemi di Iniezione 4

PRINCIPALI SISTEMI DI INIEZIONE Parte Prima: Sistemi di Iniezione Pompe di Iniezione in Linea: Il gasolio è dosato e compresso da una pompa di iniezione che alimenta un solo cilindro; anche la fasatura e la portata di combustibile iniettato sono definite dalla pompa, mentre l’iniettore ad apertura automatica è deputato alla sola determinazione delle caratteristiche dello spray. Parte Prima: Sistemi di Iniezione 5

PRINCIPALI SISTEMI DI INIEZIONE Parte Prima: Sistemi di Iniezione Pompe di Iniezione in Linea: Principio di funzionamento Accoppiamento con albero motore Regolazione del carico Legge di iniezione Parte Prima: Sistemi di Iniezione 6

PRINCIPALI SISTEMI DI INIEZIONE Parte Prima: Sistemi di Iniezione Pompe di Iniezione in Linea: Regolazione del carico Funzionamento a carico costante Funzionamento in condizioni di carico nullo, parzializzato e pieno carico Parte Prima: Sistemi di Iniezione 7

PRINCIPALI SISTEMI DI INIEZIONE Parte Prima: Sistemi di Iniezione Sistemi ad accumulazione di pressione (Iniettore Pompa): è presente un pompa ad ingranaggi esterni che fornisce una pressione relativamente bassa su tutto il circuito(10 bar): Accumulatore a bassa pressione (10 bar) Pompa ad ingranaggi esterni Parte Prima: Sistemi di Iniezione 8

PRINCIPALI SISTEMI DI INIEZIONE Parte Prima: Sistemi di Iniezione Sistemi ad accumulazione di pressione (Iniettore Pompa): è Foro di dosatura Ritorno del combustibile al serbatoio, (80 % del combustibile torna al serbatoio) Alimentazione Combustibile Parte Prima: Sistemi di Iniezione 9

PRINCIPALI SISTEMI DI INIEZIONE Parte Prima: Sistemi di Iniezione Gruppi di iniezione a controllo elettronico: Schema di un sistema di iniezione common rail Bosch Parte Prima: Sistemi di Iniezione 10

PRINCIPALI SISTEMI DI INIEZIONE Parte Prima: Sistemi di Iniezione Gruppi di iniezione a controllo elettronico: Schema di un Iniettore Elettro-idraulico Parte Prima: Sistemi di Iniezione 11