Che cos'è Common Rail Direct Injection (CRD)?

La tecnologia dei motori diesel ha fatto progressi apparendo anni luce negli ultimi due decenni circa. Sono finiti i giorni del fumo diesel nero e fuligginoso carico di zolfo che spuntava dalle pile di camion semi. Le bestie sgraziate e sfrontate che riempivano le strade - e intasavano le nostre vie aeree - ora sono solo un ricordo.

Sebbene i diesel siano sempre stati molto efficienti in termini di consumo di carburante, le rigorose leggi sulle emissioni e le aspettative di prestazione da parte del pubblico degli acquisti di auto hanno costretto gli sviluppi che hanno portato il modesto diesel da un imbarazzo a essere sopportato fino a raggiungere aria più pulita e campioni economici della potenza.

Vecchie notizie: iniezione indiretta meccanica

I Diesels di un tempo si affidavano a un metodo semplice ed efficace, ma non del tutto efficiente e accurato, per distribuire il carburante alle camere di combustione del motore. La pompa del carburante e gli iniettori sui primi motori diesel erano completamente meccanici e, sebbene lavorati con precisione e costruiti in modo robusto, la pressione di esercizio del sistema di alimentazione non era sufficientemente elevata da rendere un getto di carburante sostenuto e ben definito.

E in questi vecchi sistemi meccanici indiretti, la pompa doveva fare il doppio dovere. Non solo forniva la pressione del sistema di alimentazione, ma fungeva anche da dispositivo di distribuzione e distribuzione. Inoltre, questi sistemi elementari si basavano su semplici input meccanici (non c'erano ancora componenti elettronici) come i giri al minuto della pompa del carburante (RPM) e la posizione dell'acceleratore per misurare la loro erogazione di carburante.

Successivamente, hanno spesso erogato un getto di carburante con uno schema di spruzzatura scadente e mal definito che era troppo ricco (il più delle volte) o troppo magro. Ciò ha provocato un ricco rutto di fumo nero fuligginoso o potenza insufficiente e un veicolo in difficoltà.

A peggiorare le cose, il carburante a bassa pressione doveva essere iniettato in una precamera per garantire un'adeguata atomizzazione della carica prima che potesse infilarsi nella camera di combustione principale per fare il suo lavoro. Da qui il termine, iniezione indiretta.

E se il motore era freddo e l'aria esterna era fredda, le cose diventavano davvero letargiche. Sebbene i motori fossero dotati di candelette per aiutarli ad avviarsi, ci sarebbero voluti diversi minuti di funzionamento prima che fossero sufficientemente assorbiti dal calore per consentire un funzionamento regolare.

Perché un processo così ingombrante e in più fasi? E perché così tanti problemi con le basse temperature?

Il motivo principale è la natura del processo diesel e i limiti della prima tecnologia diesel. A differenza dei motori a benzina, i diesel non hanno candele per accendere la miscela di carburante. I Diesels dipendono dal calore generato dall'intensa compressione dell'aria nei cilindri per accendere il carburante quando viene spruzzato nella camera di combustione. E a freddo, hanno bisogno dell'assistenza delle candelette per sostenere il processo di riscaldamento. Inoltre, poiché non vi è alcuna scintilla per avviare la combustione, il combustibile deve essere introdotto nel calore come una nebbia estremamente fine per accendersi correttamente.

Il nuovo modo: iniezione elettronica Common Rail Direct (CRD)

I moderni diesel hanno dovuto la loro ripresa in popolarità ai progressi nei sistemi di consegna del carburante e di gestione del motore che consentono ai motori di restituire potenza, prestazioni ed emissioni equivalenti alle loro controparti di benzina, producendo contemporaneamente consumi di carburante superiori.

È la rotaia del carburante ad alta pressione e gli iniettori elettronici controllati dal computer che fanno la differenza. Nel sistema common rail, la pompa del carburante carica la rotaia del carburante a una pressione fino a 25.000 psi. Ma a differenza delle pompe di iniezione indiretta, non è coinvolto nello scarico del carburante. Sotto il controllo del computer di bordo, questa quantità e pressione di carburante si accumula nel binario indipendentemente dalla velocità e dal carico del motore.

Ogni iniettore di carburante è montato direttamente sopra il pistone all'interno della testata (non è presente una precamera) ed è collegato alla rotaia del carburante da rigide linee in acciaio in grado di resistere all'alta pressione. Questa alta pressione consente un orifizio dell'iniettore molto fine che atomizza completamente il carburante e preclude la necessità di una precamera.

L'attuazione degli iniettori avviene tramite una pila di wafer di cristallo piezoelettrico che muovono l'ago del getto con piccoli incrementi consentendo lo spruzzo di carburante. I cristalli piezoelettrici si espandono rapidamente quando viene applicata una carica elettrica su di essi.

Come la pompa del carburante, anche gli iniettori sono controllati dal computer del motore e possono essere sparati in rapida successione più volte durante il ciclo di iniezione. Con questo preciso controllo delle accensioni degli iniettori, quantità più piccole e sfalsate di erogazione del carburante (5 o più) possono essere cronometrate nel corso della corsa di potenza per promuovere una combustione completa e accurata.

Oltre al controllo della temporizzazione, le iniezioni ad alta pressione di breve durata consentono uno schema di spruzzatura più fine e accurato che supporta anche una migliore e più completa atomizzazione e combustione.

Attraverso questi sviluppi e miglioramenti, il moderno motore diesel Common Rail ad iniezione diretta è più silenzioso, più efficiente in termini di consumo di carburante, più pulito e più potente delle unità di iniezione meccanica indiretta che hanno sostituito.