TDi - La tecnica

[ivncmdr]

Il sistema iniettore-pompa unisce la pompa ad iniezione e l'ugello dell'iniettore presso un unico elemento. Poiché l'UIS eroga un'alta pressione d'alimentazione può essere destinato per generare pressioni d'iniezione che eccedono 2050 bar nelle applicazioni per veicoli e 1800 bar in veicoli commerciali, secondo il numero di giri. L'iniettore-pompa funziona all'interno di un sistema generale che comprende il sistema a bassa pressione con la pompa primaria, il filtro e una valvola di bypass per la regolazione della pressione e l'ECU con i sensori e l'interfaccia di diagnosi.

Il sistema iniettore-pompa unisce la pompa d'iniezione e l'ugello in un unico elemento. Un iniettore è installato sulla testata di ogni cilindro del motore. La forza motrice per l'iniettore è fornita direttamente, da una punteria o da un'asta di spinta, o indirettamente, tramite l'attuatore guidato dall'albero a camme del motore.

Modello UIS P1



Gamma di applicazione: veicoli passeggeri e commerciali
Potenza d'uscita: 25kw/cilindro
Numero di cilindri: 3....10
Controllo: elettronico, pressione d'iniezione regolata dall'elettrovalvola a solenoide
Pressione d'iniezione: 2050 bar
Quantità  combustibile iniettata: 60 mm3 per mandata

Concetto



La pompa dell'iniettore (UP) è alimentata direttamente da un lobo sull'albero a camme del motore. Una punteria del rullo trasferisce l'altezza definita dalla geometria del lobo al pistone della pompa. L'ECU conta su un concetto a circuito chiuso di controllo che caratterizza un programma per governare il funzionamento di un'elettrovalvola a solenoide ad'azione rapida all'interno dell'UP: il combustibile è iniettato finchè l'elettrovalvola a solenoide rimane chiusa. Così il punto di chiusura definisce l'inizio dell'iniezione, mentre il periodo che trascorre fino a che non riapra determina la quantità  dell'iniezione.

[ivncmdr]

Funzionamento del sistema di iniezione Diesel EDC Bosch a controllo elettronico che equipaggia vetture 1900TDI del gruppo VAG.

I sistemi TDI ad iniezione diretta non sono dotati di precamera di turbolenza e quindi il carburante viene iniettato direttamente nel cilindro. Sono dotati ugualmente di candelette di preriscaldo, comandate dalla centralina elettronica. L’iniezione diretta permette uno sfruttamento maggiore dell’energia che si libera dalla combustione, migliorando il rendimento del motore nelle stesse condizioni. I vantaggi di questo sistema rispetto l’iniezione indiretta sono: · Maggior potenza specifica erogata dal motore; · Maggior coppia specifica erogata dal motore; · Consumi ed emissioni ridotti; · Riduzione del rumore del motore; · Eccellente ripresa PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO Una pompa d'iniezione fornisce il gasolio alla pressione regolata di iniezione. Il gasolio in pressione viene inviato agli iniettori di tipo meccanico. Il controllo dell’intero sistema è affidato alla centralina elettronica EDC: essa contiene le unità¡ di controllo e di potenza per il pilotaggio dei vari attuatori. Il sistema è altresà­ dotato di una serie di sensori in grado di informare la centralina riguardo lo stato del motore e le richieste del conducente. Nel TDI non esiste più un collegamento meccanico tra pedale acceleratore e pompa d'iniezione: infatti il dispositivo di comando alimentazione carburante sostituisce la leva meccanica dell'acceleratore Le variabili principali utilizzate per il calcolo della quantità  di carburante da iniettare sono: la posizione pedale acceleratore, la massa d'aria, il regime motore, la temperatura del liquido refrigerante e la temperatura del carburante. Per evitare la fumosità  allo scarico la centralina limita la quantità  di carburante da iniettare in funzione di una specifica mappatura. Inoltre il modulo EDC determina la quantità  di carburante da iniettare in fase di avviamento (in funzione della temperatura del liquido refrigerante) e provvede a tagliare la mandata di carburante nel caso il motore raggiunga il regime massimo (così da evitare il fuori giri). Al fine di ridurre le emissioni inquinanti il sistema è completato da un attuatore per l’EGR e da un catalizzatore ad ossidazione.

Il sistema è composto da quattro circuiti interdipendenti che sono:
· Circuito idraulico
· Circuito aspirazione aria
· Circuito elettrico-elettronico
· Circuito ricircolo dei gas di scarico

IL CIRCUITO IDRAULICO: Questo circuito ha il compito di ripartire il combustibile dal serbatoio verso ciascun cilindro attraverso la pompa e gli iniettori. Si divide in due parti: il circuito a bassa e quello ad alta pressione. Il circuito idraulico è costituito dalla pompa ad immersione, dal filtro carburante, dal sistema di riscaldamento del gasolio, dalla pompa d’iniezione, dal sensore temperatura gasolio e dagli iniettori. Il gasolio viene prelevato dal serbatoio mediante la pompa ad immersione e viene filtrato dal filtro combustibile; tale filtro evita che l’acqua condensata nel serbatoio raggiunga gli elementi meccanici del sistema e li danneggi. Il filtro è dotato inoltre di un dispositivo di preriscaldo combustibile comandato da una valvola termostatica; questa valvola apre/chiude un condotto munito di una resistenza che viene riscaldata. In questo modo il combustibile si riscalda prima migliorando il funzionamento del motore a freddo ed evitando che il gasolio geli. Il gasolio filtrato raggiunge la pompa di iniezione gasolio che deve assicurare tre funzioni principali: pompaggio, distribuzione e dosaggio del combustibile; la testa idraulica con il pistone per l’alta pressione e le componenti di azionamento sono analoghe a quelle di una pompa di iniezione meccanica. Per uno studio piຠapprofondito della pompa si è deciso di suddividerne il funzionamento in diversi stadi:

1. CIRCUITO DI BASSA PRESSIONE
2. CIRCUITO DI ALTA PRESSIONE
3. REGOLAZIONE DELLA PORTATA
4. REGOLAZIONE DELL’ANTICIPO
5. ARRESTO MOTORE

1. CIRCUITO DI BASSA PRESSIONE: Il circuito di bassa pressione è formato da una pompa centrifuga di trasferta che ha il compito di aspirare il combustibile dal serbatoio precedentemente filtrato e di generare al suo interno quella che viene definita pressione di trasferimento. La pressione di trasferimento viene inviata mediante un’elettrovalvola alla testa idraulica.
2. CIRCUITO DI ALTA PRESSIONE Il circuito di alta pressione è formato dalla testa idraulica, che ha il compito di generare la pressione di iniezione e di distribuirla all’iniettore corrispondente al momento giusto. Ciò avviene tramite lo spostamento assiale (che crea la pressione) e rotativo (che distribuisce la pressione a ciascuno dei cilindri) del pistone distributore.
3. REGOLAZIONE DELLA PORTATA La regolazione della portata è effettuata dalla centralina mediante un attuatore elettromagnetico che agisce sulla posizione del cursore di regolazione. Come nelle pompe meccaniche, la posizione di questo cursore determina la portata del gasolio.
4. REGOLAZIONE DELL’ANTICIPO La variazione dell’anticipo d’iniezione viene effettuata nel cilindro posto sotto la pompa in posizione trasversale rispetto l’asse normale della pompa stessa modulando la pressione nelle camere comunicanti con il corpo della pompa tramite una elettrovalvola ad impulsi; la pressione esercita sul pistone una spinta che viene contrastata dalla molla e dalla pressione presente nella camera inferiore: l’elettrovalvola viene pilotata in modo da far coincidere la pressione nella camera superiore al valore d’anticipo richiesto, scaricando l’eccesso nella camera, che induce il carburante al riflusso verso il serbatoio.
5. IL CIRCUITO DI ARRESTO: L’arresto motore si ottiene interrompendo totalmente la mandata del combustibile del circuito di alta pressione della pompa, come nei veicoli diesel a gestione meccanica. A tal fine si utilizza una elettrovalvola, detta di arresto, la quale ostruisce il foro che collega l’interno pompa con il vano dell’elemento pompante. L’intervento di questa elettrovalvola puà³ avvenire nella condizione di chiave su STOP o in seguito all’intervento dell’interruttore inerziale. La pompa distribuisce il gasolio all’iniettore, che è l’elemento che deve realizzare praticamente l’iniezione L'iniettore è di tipo meccanico a 5 fori ed è montato direttamente sul cilindro. Il carburante viene iniettato direttamente nella camera riscaldata preventivamente dalla candeletta (a freddo). Il condotto d’aspirazione è realizzato in modo che l’aria aspirata effettui un moto vorticoso; anche la tasca del pistone è stata studiata per favorire la combustione per questo tipo di motore. Peculiarità  dei sistemi TDI è l'impiego di un portainiettore a doppia molla: infatti al fine di minimizzare i rumori di combustione e contenere il carico meccanico nei diesel ad iniezione diretta occorre che la pressione nella camera di combustione aumenti gradualmente. Per questa ragione sono stati studiati e realizzati i portainiettori del tipo a doppia molla; essi sono costituiti da due molle di diversa elasticità¡. All’inizio dell’iniezione lo spillo viene sollevato superando solo la forza esercitata dalla prima molla (1): in questo modo viene iniettata solo una piccola quantità¡ di combustibile a bassa pressione. Questa preiniezione fa crescere dolcemente la pressione, creando le condizioni necessarie per l’accensione del carburante. Successivamente, superata l’elasticità¡ della seconda molla (2), lo spillo si solleva ulteriormente e consente l’iniezione principale.

[ivncmdr]

Qui di seguito verranno descritti il circuito di aspirazione dell'aria ed il circuito elettrico-elettronico.

Il circuito di aspirazione dell'aria: Il circuito di aspirazione dell'aria deve fornire l’aria necessaria al sistema per la combustione del gasolio; l’aria aspirata attraversa il filtro (che trattiene eventuali impurità¡) e viene misurata da un apposito sensore (il misuratore di portata aria). Poiché il motore è turbo occorre anche la sovralimentazione di aria (che viene fornita da un turbocompressore). Di seguito vengono descritti i vari componenti del circuito, che sono: il Misuratore di portata aria, il Turbocompressore e l'Intercooler.

Misuratore di portata aria: Il misuratore di portata aria invia alla centralina elettronica un segnale proporzionale alla massa d’aria che il motore aspira. Questo sensore è composto da un circuito elettronico che ha il compito di mantenere a temperatura costante una pellicola metallica (film caldo). Il passaggio dell’aria attraverso il condotto di aspirazione tende a raffreddare, in misura variabile, questo film, obbligando il circuito elettronico ad aumentare l’intensità  di corrente fornita al film stesso per mantenerla a temperatura costante. La centralina risale alla massa di aria che ha attraversato il condotto in base alla quantità¡ di corrente che ha dovuto fornire al sensore. In caso di cattivo funzionamento di questo sensore la centralina si basa sul valore fornito dal sensore temperatura aria per gestire la situazione di recovery.

Turbocompressore: Il turbocompressore è l'elemento che permette di sovralimentare di aria il motore, sfruttando l’energia cinetica dei gas di scarico. Si compone di due camere distinte, una collegata allo scarico, l'altra collegata all'aspirazione; la turbina, azionata dai gas di scarico aziona il compressore, che comprime l'aria aspirata. Con questo sistema si migliora la combustione, il rendimento e di conseguenza si riducono le emissioni di residui inquinanti.

Intercooler: In abbinamento al turbocompressore viene impiegato l’intercooler, una sorta di piccolo radiatore; questo elemento ha la funzione di raffreddare l’aria compressa fornita dal turbocompressore e diretta verso il collettore di aspirazione: questa operazione ha il vantaggio di permettere l’introduzione nel cilindro di una maggior massa di aria a parità¡ di pressione. Il circuito elettrico-elettronico Trattandosi di motore diesel gestito elettronicamente, il circuito elettrico elettronico diventa di vitale importanza per il buon funzionamento del sistema. Tale sistema risulta costituito da una centralina che riceve informazioni da una serie di sensori, in base alle quali determina come pilotare i vari attuatori per gestire le funzioni di controllo della portata, dell’anticipo e le strategie di comfort di guida. La centralina elettronica BOSCH EDC è il cervello di tutto il sistema di iniezione elettronica; essa riceve le seguenti informazioni dai sensori del sistema:

¨ IL SENSORE NUMERO DI GIRI
¨ IL POTENZIOMETRO POSIZIONE ACCELERATORE
¨ IL MISURATORE MASSA ARIA
¨ IL SENSORE DI POSIZIONE ATTUATORE POMPA
¨ IL SENSORE MOVIMENTO DELLO SPILLO
¨ IL CONTATTORE DEL FRENO
¨ IL CONTATTORE DI CONFERMA DEL FRENO
¨ IL CONTATTORE DELLA FRIZIONE
¨ IL SENSORE TEMPERATURA DELL’ARIA ASPIRATA
¨ IL DATORE ALTIMETRICO
¨ IL SENSORE TEMPERATURA DEL LIQUIDO REFRIGERANTE
¨ IL SENSORE DI VELOCITA’
¨ IL SENSORE TEMPERATURA DEL COMBUSTIBILE (nella pompa)
¨ IL SENSORE PRESSIONE TUBO ASPIRAZIONE (nella centralina)
¨ SE PRESENTE L'ARIA CONDIZIONATA, L'INNESTO DEL COMPRESSORE

In base ai valori rilevati dai sensori e utilizzando le mappature interne alla sua memoria, la centralina decide la strategia di intervento e di correzione dei tempi base di iniezione, agendo sui seguenti attuatori:
¨ L’ATTUATORE QUANTITà DI COMBUSTIBILE (nella pompa)
¨ L’ELETTROVALVOLA REGOLAZIONE ANTICIPO D’INIEZIONE (nella pompa)
¨ L’ELETTROVALVOLA DI ARRESTO MOTORE (nella pompa)
¨ L’ELETTROVALVOLA BORG WARNER (cioè la valvola modulatrice di depressione per il sistema EGR)
¨ LE CANDELETTE DI PRERISCALDO
¨ LA VALVOLA DI OVERBOOST
¨ IL CONTAGIRI
¨ LA PRESA DIAGNOSI
¨ L’EVENTUALE INFORMAZIONE DI GUASTO
¨ L’ENTRATA IN FUNZIONE DEL COMPRESSORE DEL CONDIZIONATORE

I SENSORI DEL SISTEMA: Il sensore di giri -- L’informazione del numero di giri è fornita da un sensore induttivo posizionato di fronte alla ruota fonica, la quale è dotata tanti grani di riferimento quanti sono i cilindri nel motore. Il sensore induttivo è un generatore di tensione che funziona in base al principio di induzione elettromagnetica, secondo il quale in un conduttore posto all’interno di un campo magnetico, si genera una tensione alternata quando il suddetto campo magnetico subisce una variazione; il passaggio di uno dei grani sotto il sensore comporta una variazione di flusso magnetico e quindi una corrente indotta nel sensore. Questo segnale è utilizzato per risalire al numero di giri. Potenziometro pedale acceleratore Il pedale dell’acceleratore è collegato ad un potenziometro che trasforma la sua posizione in un segnale elettrico. Al suo interno esiste un contatto di regime minimo. Questo segnale è molto importante per il calcolo della portata e dell’anticipo. Il sensore temperatura aria aspirata Il sensore temperatura aria aspirata ha il compito di informare la centralina riguardo la temperatura dell’aria. E' un NTC che varia la propria resistenza interna al variare della temperatura. Questo sensore deve essere lambito dall’aria aspirata; per questa ragione è collocato a valle del misuratore di portata aria. Il sensore temperatura liquido refrigerante Il sensore temperatura liquido refrigerante è una resistenza variabile di tipo NTC, che viene lambita dal liquido refrigerante del motore. Al variare della temperatura, varia la propria resistenza interna e di conseguenza anche il segnale inviato verso la centralina (tensione). In questo modo la centralina risale alla temperatura del motore e può adattare i parametri di correzione adatti. Captatore di corsa del distributore Questo sensore fornisce un segnale che viene utilizzato dalla centralina per controllare con precisione la portata dell’iniezione. Il captatore, funzionante senza contatto, è posizionato nella parte superiore della pompa d’iniezione e misura un angolo di rotazione. E' composto da un nucleo sul quale sono avvolte due bobine (L1 ed L2); L2 e l’anello fisso rappresentano il sistema di riferimento, mentre L1 con l’anello mobile costituiscono il sistema di misura. Ad entrambe le bobine è inviata una corrente alternata di uguale ampiezza e frequenza, ma sfasata di 180°: la somma delle due é normalmente nulla. L’anello mobile risulta solidale con il perno del cursore di regolazione: quando questo si muove varia l’intensità¡ del campo magnetico e di conseguenza l’ampiezza della corrente alternata: cià³ determina uno scostamento da zero della somma delle due correnti. La centralina cerca di ripristinare la condizione di somma nulla, inviando una certa corrente: lo spostamento del perno risulta proporzionale a tale corrente aggiuntiva. In questo modo la centralina è informata dell'entità  dello spostamento del cursore. Al suo interno è presente anche il sensore di temperatura del carburante.

[ivncmdr]

Sul V6 3.0 TDI Audi debutta la nuova generazione Common Rail Bosch con iniettori piezo-Inline. Nel sistema tradizionale Common Rail, una bobina aziona l' iniettore. Lo scorso maggio è stata avviata la produzione della 3° generazione con iniettori, il cui attuatore è costitutito da cristalli piezo, che posseggono la caratteristica di allargarsi in un campo elettrico. L' attuatore si inserisce in meno di un decimillesimo di secondo, che corrisponde alla metà  del tempo necessario per un servomotore a magnete.

Per utilizzare questo vantaggio, Bosch ha integrato l' attuatore nel corpo dell'iniettore. Il movimento del pacchetto piezo, nell' iniettore Inline, viene trasmesso senza elementi meccanici e i vantaggi principali riguardano un dosaggio più preciso della quantità  d' iniezione ed una migliore polverizzazione del carburante nella camera di combustione. Attraverso l' elevata velocità  di collegamento del' iniettore, si riducono le distanze tra le singole iniezioni e si crea così un andamento di iniezione molto omogeneo. In sostanza i motori diesel diventano più silenziosi, più economici e più puliti.

[ivncmdr]

Integro con informazioni precise sul motore 2.0L TDi PDE 103kw

Fonti: G5C.com (paul) - Volkswagen-italia.com

1) Testata a 4 valvole per cilindro a flusso trasversale.
I due alberi a camme in testa, vengono azionati da una cinghia dentata; l’albero a camme di scarico aziona anche le unità  pompa-iniettore, mentre l’albero a camme di aspirazione aziona la pompa tandem (pompa del carburante).
Le valvole vengono azionate dalle leve di posizionamento a rulli posti su assi di supporto (bilancieri).
Alberi a camme, Assi di supporto bilancieri, alimentazione elettrica, e candelette a incandescenza, sono alloggiate in un telaietto in alluminio presso fuso, posto nella parte alta della testata. Esso irrigidisce la testata e migliora l’acustica del motore. Il telaietto, e’ fissato alla testata tramite il sistema “vite nella vite”, in pratica la vite che fissa la testata al basamento presenta al suo interno un filetto, in esso viene inserita la vite che fissa il telaietto. Cio’ permette una distanza ravvicinata dei cilindri, e un motore compatto.
Le valvole sono in posizione verticale, e ruotate di 45 gradi rispetto all’asse longitudinale del motore, la nuova forma e la disposizione dei canali di aspirazione e scarico, permettono un migliore ricambio della carica. Le unità  iniettore-pompa sono posizionate nel centro della camera di scoppio, nel centro del pistone, e questo permette di migliorare la combustione e ridurre i consumi.
I bilancieri che azionano le valvole, sono 4, diversi per posizione, forma e dimensioni. Le leve di posizionamento a rulli, sono mobili sull’asse di supporto, e l’elemento che recupera i giochi e l’usura delle valvole, e’ posto direttamente sopra lo stelo delle valvole. L’elemento di compensazione funziona con olio che arriva dall’asse di supporto, tramite il bilanciere.
La sede delle valvole e la sede ricavata nell’anello (sulla testata) sono stati ridotti, per aumentare la forza di tenuta nell’area di contatto, e migliorare il momento cinetico dell’aria in fase di aspirazione e scarico.
La cinghia dentata prende il moto dall’albero a gomiti, e aziona i 2 alberi a camme, e la pompa del refrigerante.
La cinghia ha una dimensione di 30 mm e ha un rivestimento esterno in poliammide che protegge gli spigoli dall’usura.
La cinghia e’ formata da una base in gomma, un rivestimento esterno e interno in poliammide, e fasce interne in fibra di vetro. Il rivestimento interno e’ in fibre di poliammide vellutato, per ridurre al rumorosità .
La pompa tandem che comprende la pompa del vuoto e la pompa carburante, come detto, e’ azionata dall’albero a camme di aspirazione. La pompa carburante ha una pressione max. di 11,5 bar a 4000 giri/min. La pressione del carburante nel circuito di ritorno e’ di 1 bar.

2) Il pistone.
Il pistone presenta la classica camera di combustione centrale, ottimizzata per migliorare il momento cinetico della miscela. Inoltre sono stati ridotti i gli spazi morti (ridotte le cavità  per le valvole, e ridotta la fascia superiore del pistone),, per ridurre gli inquinanti e ottimizzare la combustione.
Il pistone e’ provvisto di un canale di raffreddamento interno a livello delle fasce elastiche. Il canale ha una forma ondulata, per aumentare la superficie di raffreddamento, e quindi aumentare il passaggio di calore tra pistone e olio.
Lo spinotto del pistone è disassato rispetto alla mezzeria, questo perché quando la biella e’ inclinata rispetto al pistone, avviene il fenomeno di “scampanamento” cioè il pistone preme alternativamente contro la parete del cilindro. Disassando il perno, il pistone rimane costantemente appoggiato alla parete del cilindro, senza provocare rumore.

3) Unità  pompa-Iniettore
Nuove caratteristiche dell’unita’ pompa iniettore:
-Aumento della pressione di iniezione nella fase di carico parziale
-Fissaggio alla testa mediante 2 viti, il che elimina le possibili forze trasversali e riduce la trasmissione di vibrazioni alla testata.
-Struttura slanciata e compatta
-Inserimento freno pistone di by-pass per ridurre la rumorosità 
-Nuovo appoggio e forma conica dell’unita pompa-iniettore nella testata. Il nuovo tipo di appoggio consente un centraggio ottimale dell’ugello, inoltre la tenuta viene garantita dalla conicità  e non più dalla guarnizione sulla sede piana e dall’o-ring inferiore.

4) Funzionamento di emergenza
In caso di guasti, o segnali errati dal sensore ri regime del motore questo motore a differenza dei precedenti TDI, continua a funzionare in modalità  emergenza.
Il numero di giri del motore, viene limitato a 3200-3500 giri/min.
Viene limitata la quantità  di gasolio iniettato, e l’avviamento richiede più tempo.

5) Gestione motore tramite il pedale acceleratore
Iil modulo del pedale acceleratore, e’ un corpo unico, che include il pedale, e i sensori che rilevano la posizione del pedale. Il che elimina le eventuali regolazioni e giochi al pedale.
I 2 sensori funzionano senza contatto, (come i sensori a induzione), ma sono sensori di prossimità , eliminando le possibili usure.
In caso si assenza del segnale, le funzioni confort, (regolatore di velocità ), vengono disattivate.
In caso di guasto a un sensore, viene riconosciuto il secondo sensore entro un determinato tempo, d e’ possibile continuare la marcia, ma il numero di giri aumenta solo lentamente.
In caso di guasto a entrambi i sensori, il motore funziona soltanto al minimo incrementato (1500 giri/min) e non reagisce a nessun movimento del pedale acceleratore.

6) Ricircolo gas di scarico
Parte dei gas di scarico viene reimmessa nel condotto di aspirazione, e quindi nella camera di combustione. Questo perché i gas di scarico contengono una percentuale di ossigeno molto bassa, il che riduce la temperatura di combustione e quindi anche la pressione massima di combustione, il tutto si traduce nella riduzione di ossidi di azoto allo scarico.
La quantità  di gas di scarico reimmessi nell’aspirazione, dipende dal regime del motore, massa d’aria aspirata, temperatura dell’aria aspirata, pressione dell’aria e quantità  carburante iniettato.
I gas di scarico prima di essere reimmessi nell’aspirazione, attraversano un radiatore commutabile. Commutabile, perché fino a quando la temperatura motore non e’ a regime, il radiatore viene escluso, e il motore e il catalizzatore raggiungono la temperatura di esercizio rapidamente (al fine di ridurre da subito le emissioni di idrocarburi, monossido di carbonio e particelle). Solo dopo che il liquido di raffreddamento raggiunge i 50 gradi, i gas di scarico “ricircolati”, vengono raffreddati, per ottenere la riduzione di ossidi di azoto massima.

7) Impianto di preincandescenza
Nel Motore in oggetto, viene impiegato un nuovo sistema di incandescenza per un avviamento rapido, che consente l’avviamento in qualsiasi condizione climatica. L’accensione rapida e’ ottenuta anche tramite un iniettore a 6 fori, di cui uno di questi funge da “getto di accensione”.
Il nuovo sistema di incandescenza, garantisce l’avviamento fino a -24ºC, le candelette, in 2 secondi raggiungono la temperatura di 1000ºC, la preincandescenza, continua anche nei primi minuti di funzionamento, Le cndelette hanno capacita di auto-diagnosi, e rientrano nei parametri gestiti da EOBD (Euro On Board Diagnostic).
Le candelette funzionano con una tensione nominale di 4,4V.
Il “getto di accensione” di cui si parlava prima, non e’ altro che un foro dell’unità  iniettore pompa, che direziona il getto di iniezione a una distanza ottimale dalla candeletta, questo migliora l’accensione, e il funzionamento a freddo.
Quando la temperatura e’ inferiore ai 14ºC le candelette vengono attivate, e anche durante la prima fase di funzionamento, le candelette rimangono attivate, per ridurre il rumore di combustione e le emissioni di idrocarburi.
Le candelette vengono disattivate, quando la temperatura del liquido refrigerante raggiunge i 20ºC, o comunque dopo max 3 minuti.
I due alberi a camme in testa, vengono azionati da una cinghia dentata; l’albero a camme di scarico aziona anche le unità  pompa-iniettore, mentre l’albero a camme di aspirazione aziona la pompa tandem (pompa del carburante).
Le valvole vengono azionate dalle leve di posizionamento a rulli posti su assi di supporto (bilancieri).
Alberi a camme, Assi di supporto bilancieri, alimentazione elettrica, e candelette a incandescenza, sono alloggiate in un telaietto in alluminio presso fuso, posto nella parte alta della testata. Esso irrigidisce la testata e migliora l’acustica del motore. Il telaietto, e’ fissato alla testata tramite il sistema “vite nella vite”, in pratica la vite che fissa la testata al basamento presenta al suo interno un filetto, in esso viene inserita la vite che fissa il telaietto. Cio’ permette una distanza ravvicinata dei cilindri, e un motore compatto.

[ivncmdr]

Riprendo qui il discorso iniziato con iby150 in bmw serie 1 vs ibiza cupra d.

Caro iby150, nn mi sembra che sei in disaccordo con me quanto che hai giustamente integrato il mio pensiero, del resto non ho detto che il problema della lentezza del processo di combustione è stata completamente risolta dai sistemi a ID, quindi è dipendente sia dal peso delle componenti che dalle geometrie della camera di combustione (come hai detto te).

Cmq per quanto ne posso capire io nel motore diesel non esiste un fronte di fiamma. Si ha fronte di fiamma quando l'accensione avviene attraverso l'utilizzo di un sistema esterno (la scintilla prodotta candela, nel ciclo otto), e da qui si propaga più o meno velocemente a tutta la massa combustibile-comburente. Tant'è che si ha battito in testa proprio quando, per motivi di autoaccensione, si ha la rottura del fronte di fiamma e la detonazione di parte della massa combustibile-comburente.

Nel diesel, inveve,l'accensione avviene nell'intera massa ed ogni particella di carburante brucia indipendentemente dall'altra (a patto che ogni goccia di carburante trovi sufficiente ossigeno attorno a se). E se è vero che, una volta trascorso il primo "periodo d'incubazione" una buona parte del carburante si incendia immediatamente, è anche vero che la restante massa (e qui "quanta è questa massa residua" dipende dalla curva d'iniezione dell'iniettore), continua a bruciare più lentamente durante la corsa del pistone verso il PMI. Non dimentichiamoci che il ciclo diesel ha una fase di combustione di tipo "isobaro", a differenza del ciclo otto che ha una combustione di tipo isocora (o isovolumetrica).

Quanto ai cicli diesel-sabathè che hai citato sarebbe interessante capire quali sono i diesel moderni che seguono il ciclo sabathè e quali il classico ciclo diesel (la stragrande maggioranza).

Poniamo:

cp = calore specifico del fluido attivo a pressione costante

cv = calore specifico del fluido attivo a volume costante

k = cp / cv

c = rapporto di compressione = v1 / v2

e = rapporto di combustione a volume costante tra le pressioni finale ed
iniziale della fase di combustione = p'3 / p2

t = rapporto di combustione a pressione costante tra i volumi iniziale e finale della fase di combustione, ottenuti a pressione massima (costante) = v3 / v'3

o = rapporto di espansione tra volumi minimo e massimo della fase di
espansione = v4 / v3

Il ciclo Sabathè è caratteristico dei moderni motori Diesel veloci.
E' un ciclo ideale ad introduzione di calore mista, parte a pressione e parte a volume costante. Può essere considerato come un caso intermedio tra i due precedenti. I motori Diesel moderni seguono questo ciclo piuttosto che il ciclo Diesel propriamente detto. La quantità  di calore complessivamente fornita è costituita da una parte q'1 ceduta a volume costante e da una parte q''1 ceduta a pressione costante. La quantità  di calore q2 viene invece sottratta esclusivamente a volume costante.
Le fasi di compressione ed espansione sono ancora adiabatiche.

Ponendo:

y = 1

risulta:

n = 1 - [1 / c^(k - 1)] [e t^(k) -1] / [e - 1 + k e (t - 1)]

pm = p1 / (k - 1) [c^(k) / (c -1)] n [e - 1 + k e (t - 1)]

Esso presenta un andamento intermedio tra i due cicli Otto e Diesel. Il suo rendimento termico è funzione del rapporto di compressione c, del valore dell'esponenete k, del rapporto di combustione a volume costante (e) e del rapporto di combustione a pressione costante t. Il rendimento termico aumenta al crescere di c, k ed e, mentre diminuisce al crescere di t. Infatti, a parità  di calore introdotto q1, i valori di (e) e di t definiscono rispettivamente quanta parte di calore introdotto è fornita a volume costante e quanta a pressione costante. Un aumento del rapporto e / t porta ad un aumento del rendimento termico del ciclo che si approssima progressivamente al ciclo Otto, identificandosi con esso nel caso limite t = 1. Per contro, una riduzione del rapporto e / t dà  luogo ad una diminuzione del rendimento termico del ciclo che, per e = 1, si riduce ad un ciclo Diesel.

Per un dato valore della quantità  di calore q1 complessivamente introdotta, i valori della pressione massima p3 e della temperatura massima T3 raggiunti durante il ciclo aumentano all'aumentare del rapporto e / t e del rapporto di compressione c. Quest'ultimo non può assumere valori superiori a 22 per l'ovvia ragione di limitare le sollecitazioni meccaniche e termiche degli organi del motore.

La pressione media del ciclo Sabathè aumenta al crescere della pressione
iniziale p1, del rapporto di compressione c e del valore dell'esponente k, ed aumenta tanto maggiormente quanto più grande è il rapporto e / t a parità  di calore q1 complessivamente introdotto.

[Ætereo]

Mi sa che ci sono molte idee in libertà  da parte di ognuno di voi che meritano un pò di ordine. Non avete detto cavolate ma i concetti non hanno ordine. In + cercherò di essere quanto + completo visto che mi sono diplomato circa 8 anni fa e sono cose che non ricordo alla perfezione.
Tralasciando il ciclo Sabathè che onestamente non ricordo, parliamo dei cicli Otto e Diesel. In primo luogo essi sono cicli Termodinamici e non operativi. Un ciclo termodinamico è una serie consecutiva di trasformazioni termodinamiche che si susseguono ciclicamente. Alla fine del ciclo non è necessario l'ottenimento di energia ma il suo risultato: un esempio è il ciclo termodinamico dei frigoriferi: si ha solo una spesa e non un ricavo i energia ma si ottiene la capacità  del freddo e tanto fa.Senza dilungarci oltre su discorsi fuorvianti, cerchiamo di capire che cosa è una trasformazione termodinamica.
Considerando un fluido (aria per esempio) in un contenitore riusciamo a conoscere tutto di questo fluido conoscendone il volume, la pressione a cui è sottoposto e la sua temperatura. Se non erro la 3a legge della termodinamica lega queste grandezze con una costante propria per ogni fluido

P * V = n * T
Dove P è la pressione, V è il volume, T è a temperatura ed n è una costante propria del fluido.

Si può parlare di trasformazioni termodinamiche diverse:
Isocora : Variazione della temperatura e della pressione con volume costante
Isotermica: Variazione del volume e della pressione a Temperatura costante
Isobara : Variazione del volume e della temperatura con pressione costante.
Adiabatica: senza scambio di calore con l’estrerno
Ovviamente queste trasformazioni sono ideali e quindi quelle reali sono sempre spurie: se volessimo fare una trasformazione a volume costante di un recipiente contenente vapore somministrando calore per aumentarne la temperatura, aumenterà  si la pressione ma anche il volume del recipiente varierà  un minimo.

Se non erro il ciclo otto avviene
1. trasformazione adiabatica con diminuzione di volume ed aumento di pressione
2. trasformazione isocora con aumento di pressione
3. trasformazione adiabatica con aumento di volume e diminuzione di pressione
4. trasformazione isocora con diminuzione di pressione

applicando questo ciclo al motore a scoppio dobbiamo aggiungere la fase di aspirazione e di scarico.
Il ciclo reale vede una depressione in aspirazione ed una pressione esercitata per l’espulsione dei gas combusti che fanno da ciclo negativo, oltre che trasformazioni adiabatiche che in realtà  scambiano calore con l’esterno. La seconda isocora è quella che dà  l’energia: in brevissimo tempo aumenta la pressione sul pistone per effetto dell’esplosione della benzina.

Nel ciclo Diesel la seconda isocora del ciclo Otto è sostituita da una trasformazione a pressione costante.
Questo significa che dopo la compressione (adiabatica) avviene l’iniezione che per merito dell’incendio del diesel crea la isobara mentre il pistone scende verso il Punto Morto Inferiore.
Il che tradotto sul nostro motore significa che l’energia avviene in un certo lasso di tempo tra il Punto Morto Superiore ed un punto intermedio. Questo punto intermedio dà  origine al cosiddetto rapporto di combustione: è il rapporto fra il volume totale del cilindro con pistone al PMI ed il volume a questo punto. Questo significa che nel caso del diesel la pressione sul pistone generata dalla combustione avviene in un lasso di tempo superiore a quello del benzina. Per questo motivo ad un elevato numero di giri il motore non ha + il tempo di iniettare e bruciare il combustibile rendendo vano quindi l’aumento di giri. In + il fatto di avere la pressione sul poistone + a lungo fa sì che la coppia motrice sia molto + elevata.
In + questo fa sì che le viti di fissaggio della testata, gli organi dei manovellismi vari,etc. siano sottoposti ad uno sforzo + graduale e quindi sono destinati a durare + a lungo che in un motore a benzina. Il fatto di dover irrobustire il tutto è dovuto al fatto che le pressioni in gioco, grazie all’ausilio di turbine sempre + prestanti ed iniezioni (sia PDE che CRS) a pressioni sempre + elevate sollecitano molto di + il motore. Le strutture + robuste dei motori diesel non c’entrano quindi nulla con il discorso del tempo di iniezione.
Per annoverare la mia tesi vi porto l’esempio delle vecchie croma e thema turbo diesel: molti esemplari hanno superato i 400000 Km di percorrenza, mentre i benzina difficilmente superano i 200000.
Con i nostri motori penso che la percorrenza massima prima di una revisione del motore stesso si attesti sui 200000 / 250000 Km (meno se elaborato).

Nel caso di diesel non c’è un certo fronte di combustione ma comunque gli studi su swirl e tumble( che sono i due tipi di turbolenza creati durante l’aspirazione di aria nel motore per meglio bruciare tutto il combustibile) valgono e vengono attuati dalle case costruttrici. A questo c’è lo studio della forma della testa pistone che, specie nei diesel ad iniezione diretta, è l’unica camera di combustione con il pistone al PMS
La nafta brucia “per passi” per via del fatto che viene iniettata in un certo lasso di tempo.
Sia il ciclo otto che il ciclo diesel che il ciclo Sabathè sono ideali. Applicandoli al motore reale le adiabatiche non sono tali e nemmeno le isocore ne le isobare. In + devi aggiungere i problemi in aspirazione ed in scarico dovute alla forma delle valvole : a fungo. Le sleeve valves sono vere e proprie aperture a ghigliottina sulla testata o sul cilindro. Peccato che sono sempre soggette a trafilamenti, mentre le valvole a fungo essendo coniche che si posano in sedi coniche hanno sempre 2 superfici coniugate e quindi ermetiche. La turbina in realtà  serve per sopperire alla perdita di pressione al’aspirazione: aumentando la pressione alla mandata il motore non deve” sforzarsi” di aspirare aria attraverso una valvola “appena” aperta.
La questione del peso è fondamentale nei motori a benzina su cui si può lavorare di giri. Se il complesso di biella perno pistone e braccio manovella è uguale fra i 4 pistoni nell’arco dei 50 grammi, il volano può essere dimagrito notevolmente, a maggior ragione se l’albero motore con i suddetti corpi sono stati equilibrati dinamicamente. Alleggerendo cos’ il motore questo sarà  notevolmente più pronto a salire di giri verso limiti più elevati.

Una curiosità : nel motore a benzina per accelerare si introduce + miscela aria benzina con l’acceleratore (valvola a farfalla o apertura delle valvole in BMW), mentre nel motore diesel varia la lunghezza dell’iniezione: la pompa della nafta o l’iniezione elettronica, fanno si che l’iniezione duri + a lungo.

Spero di essere stato chiaro e scusandomi per eventuali imprecisioni (gli anni si fanno sentire) vi rimando a domani sera magari, per discutere insieme. Ci sono molte formule che non ricordo, ma i concetti li ricordo benissimo…

[ivncmdr]

Qualcosa su TDi 90 e 110.

Essi fanno parte della famiglia di motori a iniezione diretta con pompa rotativa a pistoni radiali (VP).

Gli impianti d'iniezione con pompa VP sono dotati di due centraline: una per il comando del motore e una per quello della pompa. Questa suddivisione è richiesta per evitare sia l'eccessivo riscaldamento di determinati componenti elettronici, sia interferenze che si possono creare nella pompa d'iniezione a causa delle correnti molto elevate in gioco (sino a 20 A). Mentre la centralina di comando pompa rileva i segnali dai sensori interni alla pompa stessa, l'angolo d'anticipo e la temperatura del carburante (e li elabora per l'adattamento inizio iniezione), la centralina di comando motore riceve tutti i dati ambientali e del motore rilevati da sensori esterni calcolando le regolazioni da eseguire sul propulsore. I sensori rilevano quindi: temperatura dell'aria aspirata, del liquido raffreddamento e del carburante, regime motore, pressione alimentazione, posizione acceleratore, velocità  di marcia, ecc. Questi dati vengono elaborati dalle centraline e i microprocessori calcolano, su questa base e in funzione delle condizioni d'esercizio, i segnali di regolazione per le condizioni ottimali di marcia. Il collegamento "in rete" dei diversi componenti del sistema consente di condividere i segnali, di effettuare interventi di regolazione estremamente precisi, di ridurre il consumo di carburante e di ridurre l'usura dei vari componenti. Lo scambio di dati tra la centralina motore e quella della pompa avviene grazie a un sistema "CAN bus".
Le funzioni di base della pompa VP comprendono il comando e la regolazione dell'inizio e della quantità  d'iniezione con la massima pressione possibile, assicurando quindi il regolare e l'ottimale funzionamento del motore. Varie funzioni supplementari permettono, poi, di ridurre il consumo di carburante e le emissioni nocive (es. ricircolo dei gas di scarico, regolazione pressione di sovralimentazione), oppure di aumentare il comfort e la sicurezza (es. regolazione velocità  di marcia, immobilizzatore). Il sistema "CAN bus" consente inoltre lo scambio dei dati con altri sistemi elettronici presenti a bordo del veicolo quali ABS, ESP, gestione cambio automatico, ecc.

Struttura e funzionamento
Nella pompa VP, il gasolio viene aspirato da una pompa rotativa a palette e inviato sotto alta pressione grazie una pompa a pistoni radiali (da 2 a 4 pistoni) e un anello a camme interne. La quantità  d'iniezione viene dosata mediante una valvola elettromagnetica di mandata. L'inizio mandata viene invece regolato ruotando l'anello a camme con il variatore d'anticipo. Tutti i segnali di comando e di regolazione vengono elaborati dalle due distinte centraline elettroniche e il numero di giri viene regolato mediante un attuatore. I principali componenti di questa pompa diesel ad alta pressione sono:
• Pompa d'alimentazione rotativa a palette, con valvole "regolatrice di pressione" e di "troppo pieno". Ha la funzione di aspirare il carburante, comprimerlo a bassa pressione per il trasferimento e di alimentare la pompa ad alta pressione.
• Pompa ad alta pressione a pistoni radiali, con albero distributore e valvola "di mandata". Genera l'alta pressione necessaria per l'iniezione e distribuisce il carburante ai singoli iniettori.
• Valvola elettromagnetica di mandata; il suo ago sporge all'interno dell'albero distributore e ruota in fase con questo. La valvola elettromagnetica si apre e si chiude con un tasso di pulsazioni dipendente dai comandi della centralina della pompa. La durata della chiusura determina il tempo d'iniezione. Ciò consente un dosaggio preciso della quantità  di carburante.
• Variatore d'anticipo: sposta l'anello a camme in base al carico e ai giri del motore, regolando così l'inizio mandata. Questo comando variabile a impulsi è anche denominato "regolazione elettronica dell'inizio iniezione".
• Sensore angolo di rotazione (sistema DWS). Sull'albero di comando si trovano il trasduttore di spostamento angolare e il supporto per il sensore angolo/rotazione. Questi componenti servono a misurare gli angoli tra l'albero di comando e l'anello a camme durante la rotazione. In base a questi valori si possono calcolare i giri istantanei, la posizione del variatore di anticipo e quella angolare dell'albero a camme.
• Centralina di comando pompa. Applicata sul lato superiore della stessa pompa calcola, in base alle informazioni ricevute dal sistema DWS e dalla centralina motore, gli impulsi di comando da inviare alla valvola elettromagnetica di mandata e alla valvola elettromagnetica del variatore di anticipo.

Il turbocompressore del TDi 90 è un Garrett GT15 a geometria fissa, quello del TDi 110 un GT15 VNT.