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Nel presente articolo viene descritto il 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 unitá di controllo e di potenza per il pilotaggio dei vari attuatori. Il sistema è altresí 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. Foto 2 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 piú approfondito 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 Foto 3 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 puó 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. Foto 4 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 elasticitá. 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 quantitá di combustibile a bassa pressione. Questa preiniezione fa crescere dolcemente la pressione, creando le condizioni necessarie per l’accensione del carburante. Successivamente, superata l’elasticitá della seconda molla (2), lo spillo si solleva ulteriormente e consente l’iniezione principale.
Nel presente articolo continuiamo l'analisi di funzionamento del sistema di iniezione Diesel EDC Bosch a controllo elettronico che equipaggia vetture 1900TDI del gruppo tedesco. In particolare di seguito verranno descritti il circuito di aspirazione dell'aria ed il circuito elettrico-elettronico, mentre viene rimandata al prossimo articolo l'analisi dei controlli gestiti dalla centralina elettronica. 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 impuritá) 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 quantitá 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 paritá 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 QUANTITÁ 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’intensitá del campo magnetico e di conseguenza l’ampiezza della corrente alternata: ció 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.
Fonte: http://www.primauto.net/sito/tipetrips/Diesel%20EDC%20Bosch.doc
Sito web da visitare: http://www.primauto.net
Autore del testo: non indicato nel documento di origine
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"Ciò che sappiamo è una goccia, ciò che ignoriamo un oceano!" Isaac Newton. Essendo impossibile tenere a mente l'enorme quantità di informazioni, l'importante è sapere dove ritrovare l'informazione quando questa serve. U. Eco
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