Common Rail: Cos'è e Come Funziona

Il sistema Common Rail ha rivoluzionato i sistemi di alimentazione automotive, specie nelle auto diesel. Vediamo insieme cos'è e come funziona.

Un performante sistema di alimentazione

Un propulsore a combustione interna funziona grazie a un processo termodinamico che sfrutta l'accensione del carburante per ottenere il moto; il gasolio, come il gas e la benzina, deve comunque raggiungere l'interno dei cilindri del motore e ciò avviene grazie ai sistemi di alimentazione. Se i propulsori diesel sono nati con specifici iniettori utili per polverizzare il gasolio e renderlo comprimibile nelle camere di scoppio, i motori a benzina utilizzavano i carburatori, dispositivi efficaci che oramai presentano un rendimento troppo basso per poter essere preferiti dall'industria automotive. Attualmente gli iniettori sono impiegati anche nei veicoli a benzina e a gas con risultati soddisfacenti, mentre i sistemi Common Rail vengono impiegati nelle auto diesel e in poche auto a benzina che hanno la prerogativa di divertire con la sportività; questo fatto è dovuto ai maggiori costi di produzione e manutenzione. Il Common Rail è un sistema a iniezione diretta la cui tecnologia consente di ottimizzare le prestazioni sfruttando il potenziale degli stessi iniettori impiegati in modo "tradizionale" sulla maggior parte delle auto in circolazione.
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Common Rail: i componenti

Il sistema Common Rail a iniezione diretta sfrutta un potente flusso di carburante che viene prelevato dal serbatoio grazie all'adozione di 2 pompe carburante collegate "in serie", cioè una precede l'altra lungo una sola linea. La prima pompa è quella presente in tutti i veicoli e porta il gasolio o la benzina verso il motore, mentre la seconda consiste in un modello ad alta pressione (in quanto lavora con pressioni superioria 2 mila bar), un delicato componente dotato di ugelli dalla piccolissima sezione (non può essere altrimenti viste le pressioni in gioco) che serve per riempire di carburante quello che è chiamato Common Rail (letteralmente: condotto a binario unico). A seguire vi sono i tradizionali iniettori, sempre più sofisticati e capaci di inserire nei cilindri la quantità di miscela esplosiva ideale a ogni istante.
Common Rail: come funziona

Il ruolo della pompa ad alta pressione

La pompa ad alta pressione è molto importante nei sistemi Common Rail, in quanto permette agli iniettori di avere sempre a disposizione una quantità di carburante adeguata ogni volta che il conducente preme l'acceleratore; il risultato è un'eccezionale coppia motrice e un'accelerazione molto piacevole ogni volta che si ha bisogno di potenza. A tal proposito è giusto precisare che sul mercato esistono alcune utilitarie sportive dette Hot Hatch, che con un semplice motore turbo 1.6 litri di cilindrata alimentato da un sistema Common Rail sono in grado di superare agevolmente i 200 cv di potenza, senza neppure sfruttare troppo la centralina elettronica. La pompa ad alta pressione è studiata per riempire il condotto Common Rail, mentre quest'ultimo è collegato tramite appositi deviatori agli iniettori; se la pompa ad alta pressione lavora male, l'auto non ha più a disposizione tutta la sua potenza e non è quindi più capace di rispondere alle abituali richieste del conducente. I moderni veicoli entrano tuttavia in modalità emergenziale (recovery), che permette all'auto di muoversi con potenziale limitato al fine di raggiungere

l'officina autorizzata.

Perchè un condotto comune

La forza del sistema Common Rail risiede nella sua sostanziale semplicità; si tratta di un'invenzione italiana che è stata adottata per anni solo sui motori diesel, questi ultimi sempre alle prese con imbrattamenti e conseguenti malfunzionamenti che richiedono da sempre costante manutenzione. Infatti quando gli iniettori sono collegati a condotti separati e dedicati ricevono una certa quantità di carburante a una pressione relativamente bassa; con il passare del tempo uno di essi si può sporcare e compromettere le prestazioni di un solo cilindro. In tal caso il veicolo necessiterebbe di una revisione che coinvolge tutti i componenti, un lavoro oneroso che potrebbe essere doverosamente ripetuto dopo non troppi chilometri.
Il Common Rail porta i problemi più a monte e garantisce il funzionamento ottimale del sistema di alimentazione del veicolo per un lungo periodo; il componente più esposto è la pompa ad alta pressione, in quanto filtra il carburante (già pulito in precedenza da appositi bypass meccanici) in maniera quasi naturale, sfruttando i suoi piccolissimi ugelli che permettono di elevare la pressione agli altissimi livelli suddetti (oltre 2 mila bar). Il condotto, cioè il Common Rail per definizione, ospita il gasolio o la benzina sotto pressione e permette agli iniettori di gestire il carburante secondo le necessità di guida.
Questo sistema mette a disposizione del propulsore più carburante solo quando serve, pulito e alla pressione ideale, che diventa prorompente quando si schiaccia a fondo l'acceleratore; i vantaggi sono molteplici e oltre alle prestazioni comprendono consumi più ridotti e minore manutenzione, nonché maggiore durata dei componenti. La pompa ad alta pressione finisce per assumersi la quasi totalità delle "responsabilità", ma nonostante il suo costo all'acqusito non sia del tutto economico, è comunque facile e conveniente sostituirla, piuttosto che essere costretti a smontare l'intero sistema di alimentazione per scovare l'iniettore che funziona male.
Inoltre, il sistema Common Rail scongiura danni al motore che possono accadere quando l'afflusso del carburante è scarso, un difetto comune a molti veicoli potenti che a causa di malfunzionamenti dell'alimentazione "vedono" bruciare la guarnizione della testata e talvolta le valvole. Infatti, una miscela aria-benzina o aria-gasolio particolarmente magra e povera di carburante comporta un eccessivo riscaldamento delle camere di scoppio. La regolarità di funzionamento dei sistemi Common Rail evita questi problemi, in quanto è proprio la corretta alimentazione a permettere al motore termico di lavorare costantemente alla temperatura ottimale.

Il Common Rail e l'elettronica

I moderni sistemi di alimentazione di cui il Common Rail fa parte funzionano anche grazie all'elettronica; gli iniettori sono infatti dotati di elettrovalvole che si aprono e si chiudono in base alla pressione esercitata sul pedale. La centralina è in grado di leggere con esattezza i parametri stechiometrici necessari al propulsore per funzionare perfettamente e regola la quantità di miscela esplosiva che gli iniettori devono inserire all'interno dei cilindri.
Il sistema si può definire raffinato: se l'elettronica non ci fosse gli iniettori sarebbero comandati da valvole meccaniche che finirebbero per rendere inutile il Common Rail; in tal caso il motore potrebbe ingolfarsi subito, o viceversa ricevere una miscela molto magra a causa della repentina chiusura di tali valvole quando l'acceleratore viene rilasciato. L'elettronica ammorbidisce tutti i gesti "scattosi" che l'automobilista effettua fisicamente sui pedali e rende l'auto piacevole da guidare a qualsiasi regime; inoltre diventa più semplice applicare turbine, spesso soggette a quello che è chiamato turbo lag, una sorta di "buco" nella potenza che di fatto compromette le accelerazioni istantenee quando il pedale viene premuto e rilasciato in brevissimo tempo.