Il gas naturale compresso (CNG) offre un'alternativa attraente ai carburanti tradizionali grazie alla sua elevata densità energetica e sostenibilità ambientale. Con un numero di octano di circa 120 e un calore di combustione di 38 a 47 MJ/kg, il CNG permette una combustione efficiente riducendo contemporaneamente le emissioni di CO₂. Queste caratteristiche rendono il CNG particolarmente interessante per l'uso nei veicoli.
Sfide nell'iniezione di CNG
L'ottimizzazione del motore alimentato a CNG richiede un controllo preciso della pressione di iniezione. Il CNG viene immagazzinato in serbatoi ad alta pressione a circa 200 bar e iniettato a pressioni comprese tra 2 e 9 bar, a seconda delle esigenze del motore. Pressioni più basse sono adatte alla guida parsimoniosa, mentre pressioni più alte offrono maggiore potenza e coppia.
Influenza di pressione e temperatura
L'efficienza della combustione nel cilindro del motore dipende fortemente dalla temperatura e dalla pressione del gas. Un aumento di pressione a volume costante aumenta la densità del gas e quindi il suo potere calorifico. Tuttavia, senza una calibrazione precisa, si possono verificare perdite di potenza e comportamento di guida inefficiente.
Tecnologie di iniezione per CNG
Per una combustione efficiente del carburante, la quantità di gas naturale iniettata deve essere sempre adattata al fabbisogno d'aria del motore. La centralina elettronica utilizza generalmente un sensore di massa d'aria per determinare il fabbisogno di aria e quindi la quantità di gas da iniettare.
Iniezione centrale (CPI)
Con l'iniezione centrale, il gas viene immesso nel collettore di aspirazione tramite un modulo di iniezione (Natural Gas Distributor – NGD). Un sensore di pressione centrale misura pressione e temperatura del modulo di iniezione, garantendo che le valvole di iniezione forniscano la quantità corretta di carburante.
Iniezione multi-punto (MPI)
In alternativa, l'iniezione può avvenire senza il modulo di iniezione, assegnando una valvola di iniezione a ogni cilindro. Con l'iniezione multi-punto, il gas viene immesso decentralmente presso le estremità individuali delle canne di aspirazione, prima della valvola di ricircolo.
Ottimizzazione della pressione rail
Per ottimizzare il sistema CNG, è importante che durante le fasi di progettazione e test la pressione interna del rail venga misurata con precisione in diverse posizioni della valvola a farfalla e correlata a coppia e emissioni incombuste. Sensori di pressione di alta qualità sono essenziali per fornire dati accurati su un ampio intervallo di pressione e mantenere l'integrità anche a temperature elevate.
Conclusioni
Una misurazione precisa della pressione svolge un ruolo fondamentale nel sfruttare appieno il potenziale del gas naturale compresso come carburante. Utilizzando sensori di alta qualità, si può ottimizzare la prestazione, l'efficienza e la sostenibilità ambientale dei veicoli CNG.
