Introduzione ai sistemi di alimentazione dei motori

Introduzione ai sistemi di alimentazione dei motori

Alimentazione motori a benzina

Nei motori ad accensione comandata, prima dell'inizio della combustione deve formarsi una miscela aria/carburante omogenea e combustibile.

Il modo più semplice per ottenere un tale risultato è per mezzo di un carburatore, dove l'aria aspirata passa attraverso una gola Venturi, che è collegata ad un serbatoio del carburante. Maggiore è il flusso di massa d'aria, maggiore sarà la caduta di pressione nella gola del Venturi e quindi il flusso di massa del carburante prelevato.

Tale sistema, tuttavia, non consente un controllo preciso del rapporto aria/carburante, in quanto è obbligatorio per ottenere un'elevata efficienza del catalizzatore di scarico, ed è stato quindi sostituito da sistemi di iniezione del carburante a controllo elettronico. In tali sistemi, la quantità di carburante iniettata nel flusso d'aria può essere controllata in modo più preciso agendo sulla durata di apertura degli iniettori (che possono essere considerate valvole di intercettazione elettromagnetica).

Il carburante può essere iniettato nel collettore di aspirazione (iniezione di carburante a porta singola), in ciascuna porta di aspirazione (iniezione di carburante a porte multiple) o direttamente nel cilindro (iniezione diretta). In quest'ultimo caso, l'iniezione deve avvenire con ampio anticipo prima dell'inizio della combustione, in modo da consentire la formazione di una corretta miscela aria/carburante.Sequenza di iniezione elettronica della benzina



Inoltre, l'iniezione diretta può anche consentire il funzionamento a carica stratificata, in cui si ottiene una miscela stechiometrica iniettando il carburante vicino alla candela, appena prima dell'inizio della combustione, per essere localmente ricco e globalmente povero. Il funzionamento a carica stratificata consente il controllo del rapporto aria/carburante solo grazie al sistema di iniezione ed evita così la necessità di strozzare il motore a carico parziale per ottenere una migliore efficienza.

Utilizzando iniettori elettromagnetici, la quantità di carburante iniettata è proporzionale alla durata del comando dell'iniettore.Sistema di controllo dell

Alimentazione motori diesel

Nei motori ad accensione compressa, il carburante viene solitamente iniettato direttamente nel cilindro verso la fine della corsa di compressione (caso di iniezione diretta).

Tuttavia, per i motori di piccola cilindrata (inferiore a 0,5 litri), dove è necessario iniettare piccole quantità di carburante, difficilmente è possibile ottenere una corretta atomizzazione del getto di carburante in piccole goccioline e la miscelazione aria/carburante, a causa delle limitazioni nel diametro minimo del foro dell'ugello (minimo 0,1 mm ). Per questo categoria motore e anche per il vecchio diesel motori, viene utilizzata l'iniezione indiretta in una precamera, collegata alla camera di combustione da uno stretto passaggio, che consente una migliore e più rapida miscelazione aria/combustibile, ma provoca notevoli perdite di efficienza (Perdite termiche).

Per realizzare l'iniezione diretta senza la tecnologia common rail, il carburante viene solitamente inviato sotto pressione da una pompa di iniezione ai tubi degli ugelli che portano il carburante agli ugelli degli iniettori in ciascuna testata. Le pompe di iniezione del carburante del tipo a distributore sono normalmente utilizzate per i motori delle automobili in quanto la pressione massima di iniezione è di soli 750 bar mentre con le pompe in linea, utilizzate per motori di grandi dimensioni, possono arrivare a 1300 bar.

Tuttavia, lo sviluppo di sistemi di iniezione Common Rail a controllo elettronico, che consentono la suddivisione dell'evento di iniezione in 2 o più iniezioni per ciclo, ha risolto problemi di post-trattamento o perdite termiche, riducendo così notevolmente la diffusione dei motori a iniezione diretta che utilizzano iniettori unitari o Motori ad iniezione indiretta.

La particolarità del sistema Common Rail rispetto ad altri sistemi di iniezione è che tutti gli iniettori sono alimentati in permanenza da una pompa ad alta pressione tramite un accumulatore denominato Common Rail. L'interesse di questo sistema è che le funzioni principali del sistema di iniezione sono gestite più vicino alla camera di combustione. Nei sistemi precedenti il ​​dosaggio del carburante, la fasatura e la generazione della pressione erano effettuati dalla pompa, mentre con il common rail l'azionamento dell'iniettore rappresenta direttamente la fasatura e il dosaggio del carburante che permette di avere una migliore precisione.

Inoltre, la pompa ad alta pressione preposta alla generazione della pressione non dipende più dal regime del motore e dalla quantità di iniezione. È quindi più semplice calibrare la pressione di iniezione in base a un determinato punto di lavoro. Infatti, l'alta pressione può essere generata anche a basso regime del motore grazie all'indipendenza dalla coppia (quantità di iniezione) e dal regime di rotazione del motore.

Per quanto riguarda gli iniettori, essendo pilotati elettronicamente, è possibile gestire più iniezioni (fino a otto per corsa) e una messa a punto della quantità e della fasatura. Gli iniettori sono sempre in pressione in quanto collegati al rail.

Il parere di Romain:

I sistemi di alimentazione stanno diventando sempre più complessi, sia per i motori a benzina che diesel. Ad esempio, nei motori diesel, per avere una maggiore pressione del carburante e quindi una migliore atomizzazione, stanno emergendo sistemi che combinano iniettori unitari e common rail e sono in grado di raggiungere i 3000 bar. Quando pensi che i sistemi di iniezione raggiungeranno i limiti fisici? La pressione del carburante aumenterà così tanto nei motori a benzina?