Combustione ottimizzata: miglior efficienza dei motori Diesel e dell'intera unità

Oltre allo sviluppo di sistemi di trazione alternativi, l'industria automobilistica è impegnata nell'ulteriore miglioramento ed incremento dell'efficienza dei motori a combustione tradizionali. Ciò concerne principalmente l'iniezione del carburante nei motori Diesel, ma anche il rendimento complessivo dell'intera unità. 

La percentuale di veicoli con motori Diesel in Germania è del 50 %, simile a quella del resto d'Europa. L'argomento principale a favore della tecnologia Diesel è generalmente noto – il consumo di carburante è inferiore rispetto a quello dei motori a benzina. Per ridurre ulteriormente il consumo, e di conseguenza l'uscita di emissioni, è essenziale effettuare misurazioni di pressione di alta precisione.

Nei motori Diesel, l'altissima pressione del sistema d'iniezione del combustibile atomizza il carburante molto finemente. La fine atomizzazione del carburante ad alta pressione migliora enormemente la velocità del processo di combustione e, nel contempo, riduce le emissioni perché le particelle sono di dimensioni inferiori. Nelle prime serie di automobili con iniezione carburante Diesel, le FIAT Croma TD apparse la prima volta nel 1988, la pressione era di 1000 bar. Nel frattempo la pressione è arrivata al campo da 2000 a 2500 bar, ed il suo livello sta ancora aumentando.

I trasduttori di pressione della HBM vengono ad esempio utilizzati nello sviluppo dell'iniezione di carburante common rail, chiamata anche “iniezione ad accumulo di pressione”, dato che la generazione della pressione è completamente separata dall'effettivo processo d'iniezione. Con questa tecnologia, una pompa ad alta pressione mantiene costantemente il carburante ad un alto livello di pressione. La temporizzazione ed il volume dell'iniezione di carburante sono controllati elettronicamente. 

I trasduttori di pressione di alta precisione della serie P3TCP vengono usati nei banchi prova dell'industria automobilistica per ottimizzare l'iniezione di carburante common rail.

I tipi “top class” hanno una precisione operativa fra lo 0,1 e 0,2 % (a seconda del campo di misura) e sono disponibili con campo di pressione da 0 a 3.000 bar. Rientrano pertanto esattamente nel campo operativo dei sistemi ad iniezione attuali, per il collegamento alle pompe ad alta pressione. L'alta accuratezza garantisce che i risultati di misura possano essere affidabilmente riprodotti. Una termoresistenza Pt100 integrata assicura la compensazione della temperatura.

Tuttavia, la serie P3TCP è pronta all'ulteriore incremento del livello di pressione. Con i tipi “BlueLine” si possono rilevare pressioni massime fra 5.000 e 15.000 bar – e ciò con una classe di accuratezza dello 0,25 a 5.000 bar.

Entrambi i tipi “Top Class” e “BlueLine” consentono regolazioni precise e pertanto l'ottimizzazione dell'impostazione della iniezione Diesel del carburante. 

Un obiettivo attuale e di sempre maggior importanza nello sviluppo dei motori e delle trasmissioni è l'ottimizzazione dell'efficienza energetica dell'intera unità. A tal fine, è necessario determinare metrologicamente il consumo di energia di tutti i componenti ed unità ausiliarie coinvolte. 

Ciò perché, ad esempio, un moderno motore a combustione fornisce energia non solo alla trasmissione, ma anche al generatore elettrico o al compressore dell'aria condizionata. Per effettuare l'ottimizzazione, si deve anche rilevare metrologicamente la potenza di uscita. Si devono misurare ed ottimizzare anche le perdite nell'albero a camme, nelle cinghie di trasmissione o nella catena di temporizzazione. Ciò può essere effettuato con grande accuratezza misurando la coppia negli accoppiamenti meccanici delle rispettive unità, ad esempio dell'albero a gomito o di quello a camme.

Per questa attività la HBM fornisce torsiometri specificamente personalizzati. Essi vengono installati fra la cinghia o catena di trasmissione e l'unità ausiliaria. I carichi parassiti quali i momenti flettenti, le forze radiali e quelle assiali vengono largamente compensati dalla struttura del trasduttore. 

Il trasduttore ha una struttura compatta ed ultrapiatta, in modo che sia possibile lasciarlo montato anche quando l'intero motore viene installato nel veicolo. Ciò consente di utilizzarlo sia nei banchi prova che per le prove su strada. Il campo di temperatura d'esercizio ne permette l'uso anche con i valori estremi che si verificano nelle prove in campo (percorsi in climi caldi e freddi). La trasmissione dei dati e l'alimentazione del rotore avvengono senza contato e senza usura mediante un sistema telemetrico. L'uscita dei dati si collega direttamente al calcolatore di misura mediante interfaccia digitali od analogiche. L'ampiezza della tensione di alimentazione è adatta sia alle automobili che agli autocarri. 

La classe di precisione dei torsiometri è generalmente dello 0,2 % per coppia nominale tipica di 100 N⋅m. Ciò consente misurazioni accurate e ad alta risoluzione, in accordo alle esigenze richieste. Sia le dimensioni del trasduttore che quelle degli accoppiamenti possono essere adattate ai requisiti dell'utente.