L’iniezione diretta e indiretta nel motore diesel

Dopo aver visto come funzionano la pompa rotativa e gli iniettori, oggi ci soffermiamo sulle differenze tra i motori diesel a iniezione diretta e indiretta. Occorre dire subito che, per quanto riguarda le applicazioni nel campo automotive, la seconda è praticamente scomparsa. Nei motori diesel a iniezione indiretta c’è una precamera che comunica direttamente con la camera di combustione. Il suo scopo è quello d’innescare l’accensione e una turbolenza in grado di migliorare la combustione e alzare l’efficienza del motore. Tuttavia questo tipo di propulsore ha difficoltà ad avviarsi a freddo, per cui l’aria deve essere riscaldata dalla candeletta nella precamera, davanti al getto dell’iniettore, così da incendiare il gasolio quando viene iniettato.

Articolo aggiornato il 7 ottobre 2020 ore 8:00

LE CARATTERISTICHE DELL’INIEZIONE INDIRETTA

I difetti del motore diesel a iniezione indiretta sono quelli che derivano dalla sua stessa struttura. Ai bassi regimi, per esempio, sviluppa poca coppia, perché i gas di combustione che si dilatano e premono sul cielo del pistone subiscono perdite sia termiche che di pressione. Per questo l’erogazione della coppia è molto graduale, ma anche il rumore e la fumosità sono limitati. La turbolenza creata nella precamera permette una migliore miscelazione di aria e gasolio. Allo stesso tempo, però, il rapporto di compressione deve essere molto alto e viene ottenuto limitando la camera di combustione alla sola precamera con il pistone al PMS. Ad ogni modo la pressione degli iniettori è bassa, intorno ai 150-160 bar.

LE PRIME AUTO DIESEL A INIEZIONE DIRETTA

Il motore diesel a iniezione diretta è nato negli anni Venti, progettato dalla MAN per i veicoli commerciali e industriali. Nel settore automobilistico è salito alla ribalta nel 1988, grazie alla Fiat Croma che è stata la prima vettura di serie a montarlo (subito dopo, nel 1989, arrivò Land Rover 200 Tdi). In questo tipo di motore il gasolio viene spruzzato direttamente nella camera di combustione, che è ricavata nel cielo del pistone. Proprio questa novità ha creato dei problemi nelle prime applicazioni. I pistoni non erano ancora abbastanza resistenti e spesso il cielo cedeva oppure si bucava.

LE CARATTERISTICHE DELL’INIEZIONE DIRETTA

In mancanza della precamera, la turbolenza deve crearsi nella camera di combustione, per cui occorre una migliore polverizzazione del gasolio. È il motivo per il quale la pressione d’iniezione deve essere più alta, partendo da almeno 500 bar. Anche i condotti di aspirazione sono disegnati in maniera diversa per generare turbolenze specifiche (swirl). La maggiore efficienza di un motore diesel a iniezione diretta è data, quindi, da minori perdite termiche, maggiore pressione in camera di scoppio e percorso più diretto dei gas di scarico. Appare quindi chiaro, che le migliori performance di questa soluzione sono dovute all’innalzamento delle pressioni in camera di scoppio. Il rovescio della medaglia, però, sta tutto in quell’arco di giri in cui la pressione non è sufficiente, tipicamente dal minimo e fin quando la turbina non inizia a girare. In questa fase il motore risulta rumoroso, pigro e tende ad accumulare fumosità. Problemi che sono stati quasi del tutto risolti con l’invenzione del common rail e degli iniettori a iniezioni multiple.