Common rail
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Il common rail è una versione moderna del motore diesel ad iniezione diretta. È caratterizzato dalla presenza di un unico condotto ad alta pressione (da 300 al minimo a oltre 1400 bar a pieno carico) per il combustibile che alimenta le valvole a solenoide sui cilindri. Nei precedenti motori ad iniezione diretta una pompa a bassa pressione alimenta gli iniettori o dei condotti ad alta pressione fino alle valvole controllate da un albero a camme o che si aprono grazie alla pressione esercitata dal combustibile su un corpo conico che ottura l'orifizio di iniezione e nebulizzazione vincendo così la forza della molla tarata (Tra i 350 e i 450 bar per i grandi motori navali e trai 750 e i 950 bar nei comuni motori per autotrazione) che lo mantiene in posizione di chiusura. Una terza generazione di motori diesel common rail utilizza iniettori piezoelettrici che permettono una maggiore accuratezza della quantità di carburante spruzzata ed una pressione fino a 1900 bar ed oltre .
Le valvole a solenoide o piezoelettriche permettono di controllare elettronicamente la durata dell'iniezione e la quantità di combustibile introdotta, inoltre l'alta pressione permette una migliore nebulizzazione del combustibile. Per ridurre la rumorosità di funzionamento del motore viene introdotta una piccola quantità pilota di combustibile prima dell'iniezione principale. Questa soluzione detta "preiniezione" permette al combustibile di iniziare a bruciare da un unico punto all'interno della camera di combustione, a differenza dei motori diesel tradizionali nei quali si creavano vari punti di accensione, dando origine così a numerosi fronti di fiamma che urtano tra loro. Evitando ciò, i common rail riescono a ridurre le rumorosità e gli elevati picchi di pressione ed ottengono una combustione più ordinata, grazie alla quale diminuiscono le emissioni di gas incombusti ed i consumi (circa il 15%) ed ha un sensibile aumento delle prestazioni (circa il 12%). Il sistema di preiniezione rende il common rail molto più simile ai motori ad accensione comandata (i comuni motori a benzina) che ad un tradizionale motore ad accensione spontanea (motore diesel). I motori più sofisticati possono effettuare fino a cinque iniezioni per ciclo, sono detti multijet.
[modifica] Storia
Motori common rail sono stati utilizzati in passato sia in ambito navale che ferroviario, sulle locomotive. Il motore Cooper-Bessemer GN-8 (del 1942) è un esempio di motore diesel common rail ad azionamento idraulico, conosciuto anche come common rail modificato.
Il principio del motore "Common rail" ad iniezione diretta è stato sviluppato dai ricercatori del politecnico di Zurigo a partire dagli anni '30 ma non è stato applicato su delle autovetture fino al 1997: una pompa, indipendentemente dal regime di rotazione del motore, introduce del gasolio all'interno di una condotta (il "common rail" o collettore comune) e genera una pressione all'interno della stessa, che diventa un accumulatore idraulico, cioè una riserva di combustibile in pressione pronto per essere iniettato nei cilindri del motore.
La pre-industrializzazione del sistema "Common rail" è iniziata, nel 1990 dalla collaborazione tra Magneti Marelli, Centro Ricerche Fiat ed Elasis. Dopo le ricerche portate avanti dal Gruppo Fiat, il progetto venne ceduto nell'aprile 1994 alla ditta tedesca Robert Bosch AG per il completamento dello sviluppo e l'industrializzazione.
La Fiat aveva presentato, nel 1986, la prima vettura con motore a ciclo diesel con iniezione diretta, la Fiat Croma TD i.d.; a questa fece poi seguito, nell'ottobre del 1997, l'Alfa Romeo 156 JTD equipaggiata con un motore a ciclo diesel che lavorava con il sistema d'iniezione del combustibile "Common rail".
I motori common rail di tipo MultiJet sono attualmente in uso su vari modelli Fiat (come, ad esempio, la Fiat Panda e la Fiat Punto)
Tutti gli odierni motori diesel usano il sistema common rail, con esclusione delle unità prodotte dalla Volkswagen (denominate TDI), che utilizzano un sistema Iniettore pompa, o PDE, dove ogni iniettore è dotato di una pompa. Ciò consente iniezioni di quasi 2000 bar e una maggiore erogazione soprattutto ai medi regimi, ma vista la scarsa diffusione (attualmente il sistema PDE è sviluppato e utilizzato solo dal gruppo Volkswagen, che concede i suoi motori anche a Mitsubishi e Dodge) e l'alto costo di produzione, il progetto verrà abbandonato nel 2009 per far spazio ai nuovi motori TDI, stavolta dotati di Common Rail.
