L'elaborazione elettronica dei motori (parte terza)

L'elaborazione dei sistemi PDE BOSCH EDC15P


La famiglia di sistemi di gestione motore EDC15 BOSCH è stata introdotta sul mercato alla fine degli anni '90 ed è stata installata sulla maggioranza dei veicoli diesel europei conformi prima EURO2 e poi EURO3.
In particolare la variante EDC15C2 è stato il primo esempio di sistema di gestione motore di tipo “CommonRail” ed ha quindi rivestito un ruolo primario nella “rivoluzione” imposta dalla nuova generazione di sistemi di iniezione diesel ancora oggi sul mercato.
Una seconda variante, altrettanto importante anche se meno diffusa è stata quella denominata EDC15P, utilizzata per la gestione dei sistemi iniettore-pompa del gruppo VAG. La particolarità di questo sistema è nel fatto che il suo sviluppo è stato condotto in modo esclusivo da Bosch per il gruppo VAG: non esistono sul mercato motori di altre marche che utilizzino questo sistema. É da notare che le unità iniettore-pompa sono normalmente utilizzate solo su applicazioni di tipo industriale (es. tutte le serie Truck di IVECO,
SCANIA, DAF, RENAULT etc.). Soltanto alla fine della loro “carriera”, dal 2005 le unità iniettore-pompa VAG sono state equipaggiate con un sistema piezoelettrico necessario all'installazione dei sistemi antiparticolato EURO4 (es. i sistemi TDI 170Cv di Passat V ed Audi A3).
Ecco una immagine dell'unità iniettore-pompa che rappresenta il cuore di questo sistema

 

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unità iniettore-pompa con valvola di comando

 

Tornando all'analisi del EDC15P vediamo che, come riportato da una dispensa dell'Università di Tor Vergata: “l’idea nasce dal fatto che per poter realizzare pressioni altissime, è necessario portare la pompa vicino all’iniettore. Alle alte pressioni nascono problemi di elasticità delle tubazioni e persino di compressibilità del liquido, con conseguenti colpi d’ariete. Nel gruppo iniettore-pompa, direttamente sulla testa del cilindro, è alloggiato un gruppo pompante di tipo alternativo (a stantuffo) azionato meccanicamente dall’albero a camme del motore con un bilanciere. Una valvola comandata elettronicamente (elettrovalvola a solenoide) varia l’apertura della mandata, permettendo così di regolare la portata. L’iniettore è ad apertura automatica. La centralina che presiede all’iniezione determinando, con la valvola elettromagnetica, la quantità di gasolio per ogni pompata, riceve segnali da: pedale dell’acceleratore, velocità di rotazione del motore, velocità di rotazione dell’albero a camme di comando degli iniettori, temperatura liquido di raffreddamento, pressione aria condotto di alimentazione. Il vantaggio del sistema iniettore-pompa rispetto al Common Rail è la possibilità di raggiungere pressioni di iniezione più elevate; i sistema attualmente in commercio permettono di ottenere una pressione massima del gasolio di circa 2050 bar. Questo riduce i tempi di iniezione e migliora la polverizzazione del getto, permettendo di raggiungere coppie e potenze più elevate. Gli svantaggi sono, però, diversi:

  • l’iniettore-pompa è molto più ingombrante di un elettroiniettore da Common Rail e richiede una riprogettazione
    della testa del cilindro per essere alloggiato;
  • i pompanti degli iniettori sono trascinati e in fase con il motore e questo rende meno flessibile la
    strategia di iniezione;
  • è possibile per il momento soltanto una pre-iniezione di pochi mm3 di gasolio ai bassi regimi;
  • la centralina elettronica controlla solo la portata di gasolio iniettata e non gli istanti di apertura e
    chiusura dello spillo.”

 

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Alloggiamento ed ingombri dell'unità iniettore-pompa

 

(Università di Tor Vergata – Corso di motori a combustione interna)


Da quanto riportato quindi appare chiaro come il sistema BOSCH EDC15P sia ottimo in termini di prestazioni ai bassi regimi, ma più difficile da controllare in termini di elettronica. In particolare, le mappe principali di gestione dell'unità PDE sono cosiddette “mappe di fase iniezione”: esse non controllano i tempi di apertura dell'iniettore (che è meccanico) ma quelli di riempimento e svuotamento della camera in cui affluisce il carburante da comprimere. In termini molto spiccioli, è come pilotare da un ingresso laterale il riempimento e lo svuotamento di una siringa da prelievo. Se nella fase di risalita dello stantuffo la valvola di comando è aperta allora il nostro iniettore si riempie di carburante altrimenti rimane vuoto. Allo stesso modo, durante la fase di discesa dello stantuffo, l'apertura della valvola di riempimento provoca la fuoriuscita del carburante dalla camera in pressione. Ed il conseguente termine dell'iniezione del gasolio nel cilindro. Dal punto di vista informatico accade, di conseguenza, che le mappe di fase iniezione riportino sostanzialmente degli angoli di anticipo o ritardo di iniezionee siano rappresentate in “7F”

Quella ora illustrata è l'unica peculiarità del sistema EDC15P rispetto agli altri sistemi EDC15. Per il resto la struttura del sistema di gestione motore ricalca quello di tutti gli altri sistemi di gestione per motori diesel Bosch.

 

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Riassunto mappe di gestione ECU Bosch EDC15P applicate al motore ATJ Volkswagen

 

Una buona elaborazione di questo motore in realtà si ottiene con l'opportuna modifica delle mappe di fase iniezione soprariportate e con la modifica delle sole mappe di limitazione. Altre modifiche più spinte, come ad esempio quella del tempo di overboost e della pressione di sovralimentazione, vanno valutate con estrema attenzione per non compromettere l'affidabilità del turbocompressore stesso.Vediamo alcuni esempi di modifica applicati ad un motore ATJ da 85kW.

 

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Come si può notare, la mappa per alti valori del regime di rotazione e basso carico motore riporti valori negativi: il motore viene addirittura “frenato” per evitare fuorigiri. Nella colonna dei 5000RPM, infine, qualunque sia il valore del carico motore il motore viene addirittura “spento”. Di fatto è stato realizzato una sorta di limitatore giri software. Stesso ragionamento si può ripetere per la mappa di fase iniezione a pieno carico.
L'altra mappa di estrema importanza per l'elaborazione di questo tipo di motore è la mappa di limitazione di coppia. Incrementi superiori al 25% di questa tabella sono in ogni caso sconsigliati perchè “slegano” troppo il motore andando a sollecitare in maniera impopria il volano bimassa montato su questi propulsori.

 

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La sola modifica di questa mappa, sui sistemi Volkswagen, permette di ottenere incrementi fino al 10% in più rispetto alla potenza originale. Ciò significa che queste motorizzazioni sono già state calibrate in fabbrica per erogare potenze maggiori di quelle con cui vengono poi messe in commercio. In altre parole, le mappe di iniezione di questi motori consentono di far funzionare il motore in condizioni ottimali anche oltre il livello di potenza dichiarato. Le mappe di limitazione di fumi e coppia hanno quindi il compito di definire come quel propulsore deve essere posizionato sul mercato. Non è un caso infatti che la quasi totalità dei propulsori PDE VAG eroghino a banco potenze sempre superiori a quelle riportate sui rispettivi libretti di circolazione.
In conclusione possiamo dire che queste unità si sono rivelate meccanicamente molto robuste ed affidabili e, dal punto di vista del preparatore, hanno sempre consentito di ottenere risultati eclatanti dal punto di vista della coppia e della potenza erogata dopo l'operazione di rimappatura.

 

L'elaborazione elettronica dei motori (parte prima)

L'elaborazione elettronica dei motori (parte seconda)

Commenti   

Smithe692
0 #1 Smithe692 2016-05-07 09:02
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