Un tipico sistema Common Rail è costituito da una pompa che genera in maniera continuativa l’alta pressione, da un elemento di accumulo e di distribuzione che di norma ha una forma tubolare che viene detto rail (nei motori a V se ne impiega uno per ogni bancata di cilindri) e da una serie di iniettori controllati elettronicamente, che vengono collegati al rail da cortissime tubazioni.
Gli iniettori sono dispositivi di straordinaria precisione, per realizzare i quali si impiegano tecnologie produttive estremamente sofisticate. Basta pensare che i fori dai quali fuoriesce il gasolio hanno un diametro che nella maggior parte dei casi è soltanto di 0,12 – 0,15 mm e che vengono realizzati con tolleranze dimensionali ristrettissime.
Se il motore ruota a 4000 giri/min, il tempo nel quale deve svolgersi ogni iniezione è inferiore a 1,5 millesimi di secondo!
É perciò necessaria una pressione di iniezione molto elevata non solo per poter immettere nella camera la corretta quantità di combustibile in tempi estremamente ridotti, ma anche per ottenere una polverizzazione del combustibile molto spinta ed una adeguata penetrazione dei getti nella massa d’aria. Il gasolio dunque viene immesso in maniera accuratamente controllata, rispettando la “legge” di iniezione stabilita in fase di progetto e di successiva messa a punto sperimentale. Il combustibile deve vaporizzare, mescolarsi con l’aria ed accendersi con la massima velocità possibile.
Quanto più rapidamente accade questo, tanto minore è la quantità che si accumula nella camera e tanto meno ruvido e rumoroso è il funzionamento del motore.
In molti casi si ricorre anche ad una o più pre-iniezioni, che servano da innesco per quella principale, altre volte l’iniezione viene spezzettata in una serie di iniezioni parziali che si susseguono con grande rapidità.
L’obiettivo è sempre quello di ottenere un funzionamento del motore più dolce e silenzioso possibile.
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Nei sistemi di alimentazione common rail, vengono utilizzati iniettori caratterizzati da due principali tipi di funzionamento: uno si basa sulla variazione delle pressioni interne per sollevare o abbassare lo spillo del polverizzatore (in questo caso l’attuatore è dotato di un circuito di ritorno del gasolio, collegato poi a quello che nel veicolo consente di riportare il combustibile al serbatoio) detto elettromagnetico, l’altro sfrutta invece un comando diretto dello spillo (in questo caso l’iniettore può anche non essere dotato di circuito interno di ritorno) detto anche piezoelettrico.
Nel primo tipo, quando sulla parte bassa dello spillo (lato polverizzatore) e sulla sua parte alta agisce il gasolio con la medesima pressione, l’iniettore è chiuso: la superficie superiore dello spillo a contatto con il gasolio, è più grande di quella inferiore; in questo modo la forza che spinge lo spillo stesso verso il basso è maggiore di quella che lo spinge verso l’alto e il polverizzatore rimane chiuso. Quando il circuito elettrico di comando presente nella centralina alimenta la bobina elettromagnetica dell’iniettore, all’interno dello stesso si sposta la valvola di controllo aprendo il circuito di ritorno dal quale può scaricarsi verso il serbatoio il gasolio presente sulla parte alta dello spillo. La pressione presente sulla parte bassa lo spinge verso l’alto ed esce nebulizzato dal polverizzatore ed inizia l’iniezione. La nebulizzazione fatta dal polverizzatore provoca una caduta di pressione del gasolio presente sulla parte bassa dello spillo e quando viene tolta energia elettrica alla bobina elettromagnetica la valvola di controllo chiude il circuito di ritorno, aumenta la pressione del gasolio sopra lo spillo ed assume un valore superiore a quella presente sulla base dell’iniettore stesso: la differenza delle due pressioni consente allo spillo di abbassarsi, chiudendo il polverizzatore e così termina l’iniezione. Ovviamente in questa condizione, l’elemento che chiude il circuito di ritorno deve avere una tenuta perfetta, ovvero il gasolio non deve poter sfuggire dal circuito di ritorno stesso.
Il secondo tipo di iniettore, quello piezoelettrico, funziona secondo il principio del comando diretto dello spillo. Le deformazioni dello stack piezoelettrico, quando alimentato elettricamente, sono molto piccole, dunque non sufficienti per comandare direttamente lo spostamento dello spillo. Sotto lo stack è perciò presente un pistone di comando: sullo spillo agisce il pistone di comando tramite interposizione di gasolio in pressione, raccolto in un piccolo volume detto di comando; se tale pistone si solleva, anche lo spillo si solleva spinto dalla pressione del gasolio presente alla sua base, dove si trova il polverizzatore (inizia l’iniezione); se il pistone si abbassa lo spillo viene spinto verso il basso, chiudendo il polverizzatore (termina l’iniezione).
Sfruttando l’azione del gasolio presente nel volume di comando e il pistone di comando progettato con specifico diametro, vengono amplificate le deformazioni dello stack piezoelettrico ottenendo il corretto movimento dello spillo consentendo di iniziare o terminare l’iniezione. Con il comando diretto dello spillo dell’iniettore vengono drasticamente ridotte le inerzie di apertura e chiusura dell’iniettore stesso. Ciò consente di effettuate un maggior numero di iniezioni multiple, molto precise, migliorando il processo di combustione (basso inquinamento) e riducendo la rumorosità di funzionamento del motore.
Per effettuare diagnosi precise all’impianto di alimentazione è fondamentale, quindi, controllare se gli iniettori sono efficienti. In altre parole occorre verificare se con l’iniettore chiuso, la valvola di controllo che ostruisce il circuito di ritorno quando la bobina elettrica o lo stack piezoelettrico non sono energizzati, assicura la necessaria tenuta. Se tale tenuta non fosse presente, verrebbe infatti scaricato verso il serbatoio parte del gasolio contenuto nel rail, facendo diminuire la pressione. La centralina interpreterebbe questo evento come un grave guasto, provocato ad esempio da un tubo rotto nel circuito di alimentazione e comanderebbe immediatamente lo spegnimento del motore.
Il numero, la conformazione e l’orientamento dei getti di carburante emessi dall’iniettore hanno una grande importanza tanto per le prestazioni del motore quanto per le emissioni di scarico ed è per questo che Rossi Diesel Autoservice ha investito negli anni in sistemi hardware e software per la verifica, il ripristino ed il collaudo finale di tutti i tipi di iniettori per impianti common rail e non, secondo protocolli di prova emessi dai produttori mondiali di questi componenti (Bosch, Delphi, Denso e VDO).
