L'iniezione diretta di benzina (Gasoline Direct Injection, GDI) promette efficienza e potenza – ma presenta anche nuove sfide nel controllo delle emissioni. Critico per una combustione più pulita: la misurazione precisa della pressione del carburante.
Entro il 2025, nel mondo saranno venduti circa 40 milioni di veicoli con motori GDI. Di conseguenza, è ancora più importante notare che questi motori – nonostante la loro efficienza – spesso emettono più particolato rispetto ai moderni motori diesel con filtri antiparticolato.
Con la diffusione crescente di questi motori, le emissioni sono diventate un punto focale per le autorità di regolamentazione e i produttori di apparecchiature originali (OEM). L'obiettivo è ridurre le particelle di particolato senza compromettere le prestazioni. La chiave sta in un controllo e in una misurazione precisi della pressione di iniezione.
Ingegneri e ingegneri civili puntano su diversi approcci nell'evoluzione dei motori GDI: pressioni di carburante più alte, tempi di iniezione ottimizzati, atomizzazione più fine e carburanti alternativi. Secondo l'esperto di ricerca Ford Matti Maricq, l'iniezione diretta nell'area calda della camera di combustione permette una combustione più efficiente e più pulita – con maggiore potenza e minor consumo.
Tuttavia, fattori come l'evaporazione incompleta, le superfici cilindro bagnate e le zone ricche di carburante causano emissioni indesiderate di particelle, specialmente durante l'avviamento a freddo e i cambi di carico.
Uno studio SAE recente evidenzia che: pressioni di carburante più elevate – tra circa 20 e 40 MPa – migliorano l'omogeneità della miscela aria-carburante e riducono la formazione di fiamme di diffusione. Il risultato: molte meno particelle di particolato con prestazioni uguali o addirittura migliorate.
Per un controllo preciso dell'iniezione, la misurazione esatta della pressione del carburante nella linea Common Rail (CR) è fondamentale. Anche le più piccole deviazioni possono falsare la modulazione della pressione e influenzare negativamente l'efficienza e i valori di emissione.
La maggior parte dei sistemi di iniezione diretta utilizza sensori di pressione piezoresistivi sul lato a bassa pressione. Sul lato ad alta pressione, vengono impiegati sensori di membrana metallica con estensimetri (DMS). Questi producono variazioni di tensione elettrica che il modulo di controllo converte in valori di pressione precisi – tipicamente con un'accuratezza di ±2 %.
i sistemi moderni funzionano per lo più senza ritorno, ma con sensori di temperatura integrati per rilevare la densità del carburante. Queste informazioni consentono di ottimizzare l'iniezione in base al contenuto energetico del carburante.
La misurazione accurata della pressione di linea in tempo reale è essenziale per:
STS offre diverse soluzioni affidabili per applicazioni ad alta pressione:
I motori GDI combinano efficienza e dinamismo – ma anche requisiti crescenti nel controllo delle emissioni. La misurazione precisa della pressione di iniezione tramite sensori avanzati è un elemento chiave. Questa permette una combustione ottimizzata, riduce le emissioni di particolato e garantisce il rispetto delle future normative ambientali.