23.01.2008

I diesel a iniezione diretta: una storia firmata Fiat


Con la messa a punto del sistema Multijet, il Gruppo Fiat ha conquistato un nuovo importante primato nel campo dei motori a gasolio. Risultato reso possibile dal grande know how accumulato in questo campo fin dal 1986, quando nasceva la Croma TDI, prima vettura diesel ad iniezione diretta del mondo.
Si trattava, per quegli anni, di un risultato brillante, del primo importante passo avanti dei motori a gasolio per automobili verso una maggiore efficienza di combustione. Grazie a quell'impostazione tecnica, che poi anche altri costruttori avrebbero adottato, le vetture diesel potevano garantire, contemporaneamente, maggiori prestazioni e minori consumi. Restava un problema: l'eccessivo rumore del propulsore ai bassi regimi di rotazione e nei "transitori".
Ed è qui che inizia la storia dell'Unijet o meglio lo studio di un sistema di iniezione diretta più evoluto, capace di ridurre drasticamente l'inconveniente dell'eccessiva rumorosità di combustione. Questa ricerca alcuni anni più tardi avrebbe portato all'Unijet, conquistando nel frattempo anche altri importanti vantaggi sul fronte dei rendimenti e dei consumi. Per risolvere il problema, infatti, c'erano solo due possibilità: accontentarsi di un'azione passiva e quindi isolare il motore stesso per impedire alle onde sonore di propagarsi, oppure lavorare in modo attivo per eliminare l'inconveniente alla fonte, sviluppando un sistema di iniezione capace di ridurre il rumore di combustione. Imboccata questa seconda strada, i tecnici del Gruppo Fiat concentrarono subito la ricerca sul principio del "Common Rail", scartando dopo un'attenta analisi altri schemi di iniezione ad alta pressione. Questi sistemi, infatti, non permettevano né di gestire la pressione in modo indipendente rispetto al numero di giri e al carico del motore, né di avere la preiniezione, che sono proprio i punti forti dell'Unijet.
Nato dal lavoro dei ricercatori dell'Università di Zurigo, e mai applicato prima su una vettura, il principio teorico sul quale si incominciò a lavorare era semplice e geniale insieme. Continuando a spingere gasolio all'interno di un serbatoio, si genera pressione all'interno del serbatoio stesso, che diventa un accumulatore idraulico ("rail"), cioè una riserva di combustibile in pressione pronto all'impiego. Tre anni dopo, nel 1990, iniziava la preindustrializzazione dell'Unijet, l'impianto sviluppato da Magneti Marelli, Centro Ricerche Fiat ed Elasis sul principio del "Common Rail". Una fase che si concludeva nel 1994, quando Fiat Group Automobiles decise di scegliere un partner che avesse la massima competenza nel campo degli impianti di iniezione per motori diesel. Il progetto venne quindi ceduto alla Robert Bosch per la parte finale del lavoro, cioè il completamento dello sviluppo e l'industrializzazione.
Così a undici anni dalla Croma TDI, nell'ottobre del 1997, arriva sul mercato un'altra automobile da record: l'Alfa 156 JTD equipaggiata con un rivoluzionario turbodiesel che assicura risultati fino ad allora impensabili. Le vetture dotate di questo motore, infatti, sono incredibilmente silenziose, hanno una risposta brillante come quelle con propulsori a benzina e fanno registrare, rispetto ad un analogo motore a precamera, un miglioramento medio delle prestazioni del 12 per cento, oltre che una riduzione dei consumi del 15 per cento. Il successo delle Alfa 156 con motore JTD è immediato e ben presto, oltre ad essere impiegato su altri modelli di Fiat Group Automobiles, anche molte altre Case automobilistiche adottano propulsori simili.
Nel 2002 Fiat Group Automobiles presenta la seconda generazione dei motori JTD, quelli a iniezioni multiple e con 16 valvole: nell’autunno del 2002 debutta il capostipite, il 1.9 Multijet 16v, ma ben presto la famiglia si amplia con il rivoluzionario 1.3 Multijet 16v (2003) e poi con il potente 2.4 Multijet 20v (2004). E oggi tocca al nuovo 1.6 Multijet 16v raccogliere il testimone di una leadership indiscussa in questo settore.


Il segreto è nel sistema Multijet

Alla base dei turbodiesel di seconda generazione vi sono sempre i principi del “Common Rail”, ovvero alta pressione d’iniezione e controllo elettronico degli iniettori stessi. Ma con una caratteristica in più: durante ogni ciclo motore, aumenta il numero di iniezioni rispetto alle due dell’Unijet. All’interno del cilindro, quindi, la quantità di gasolio bruciata è la stessa ma viene suddivisa in più parti, ottenendo una combustione più graduale. Tra i vantaggi, una maggiore silenziosità di funzionamento, una riduzione delle emissioni e un incremento delle prestazioni di circa il 6-7%, accompagnato da una resa motoristica che migliora ancora la guidabilità della vettura.
Risultati non di poco conto, dunque, soprattutto perché ottenuti su un motore che, oltre a rappresentare un incredibile balzo tecnologico rispetto ai diesel a precamera, fa registrare enormi miglioramenti anche nei confronti dei JTD di prima generazione.
Il segreto del Multijet è racchiuso nella centralina che controlla il comando elettrico di apertura e chiusura degli iniettori (oltre che in questi ultimi). L’elemento chiave, anzi, è la centralina elettronica stessa, che può far eseguire una serie di iniezioni anche molto vicine tra loro.
Sviluppato dai ricercatori del Gruppo Fiat proprio a questo scopo, il componente (insieme con gli iniettori) consente di attuare quelle “iniezioni multiple” che assicurano un controllo più preciso delle pressioni e delle temperature sviluppate nella camera di scoppio, oltre che un migliore sfruttamento dell’aria immessa nei cilindri. In questo modo si raggiungono ulteriori traguardi: nel controllo del rumore di combustione, nella riduzione delle emissioni e nell’incremento delle prestazioni.
Dietro allo sviluppo del sistema Multijet c’è un lungo lavoro di ricerca. In un primo tempo, infatti, i tecnici hanno risolto il problema dei limiti imposti dalle centraline. Poi hanno steso una mappa dei benefici che si ottengono incrociando una certa sequenza di iniezioni multiple (due secondarie molto vicine alla principale; una secondaria non troppo vicina alla principale più altre due secondarie ravvicinate; una secondaria e poi, ad una certa distanza, due principali vicine tra loro; eccetera) con i vari campi di funzionamento del motore: nella zona del minimo; con bassi carichi e regime di rotazione basso; ad alto numero di giri e con un carico medio; a basso numero di giri e con un carico elevato e via discorrendo.
Lo studio ha fatto emergere le potenzialità del sistema, che fornisce sempre grandi vantaggi, ma accentuati, in un campo o nell’altro, a seconda del tipo di sequenza scelta e dell’area di funzionamento del motore nella quale questa viene applicata. In alcuni casi, infatti, si privilegia la riduzione dei tempi di avviamento e della fumosità, in altri l’incremento della coppia e l’abbattimento del rumore, in altri ancora la riduzione delle emissioni e l’incremento della silenziosità. Oggi quella ricerca ha portato alla realizzazione dei motori Multijet.


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