Perché, in caso di pressione rail troppo bassa, si deve controllare innanzi tutto il lato bassa pressione?

Perché una pre-alimentazione insufficiente può impedire alla pompa ad alta pressione di ricevere una quantità adeguata di carburante e, di conseguenza, di raggiungere la pressione rail richiesta nella linea di alimentazione; solo in presenza di una pressione di alimentazione corretta e di una portata sufficiente è possibile effettuare una valutazione mirata del sistema ad alta pressione.

Perché un codice di guasto relativo a una pressione del carburante troppo bassa non è un'indicazione inequivocabile di un difetto della pompa ad alta pressione?

Perché le variazioni di pressione possono essere causate anche da un filtro del carburante intasato, una pompa di alimentazione non sufficiente, problemi nei tubi, una regolazione della pressione difettosa, anomalie dei sensori o iniettori non ermetici all'interno ed è pertanto necessario verificare sempre l'intera concatenazione.

Perché la pressione del carburante al minimo può risultare normale nonostante si riscontri una perdita di potenza sotto carico?

Perché il fabbisogno di carburante aumenta notevolmente sotto carico e una portata limitata, ad esempio a causa di un filtro intasato o di una pompa usurata, può determinare una differenza significativa tra il valore di pressione nominale e quello effettivo solo a partire da una portata volumetrica più elevata.

Quale ruolo svolge la tensione di bordo nella diagnosi di una pompa carburante elettrica?

Una tensione di alimentazione troppo bassa o una resistenza di contatto elevata possono ridurre la velocità della pompa e la portata, anche se la pompa carburante è meccanicamente funzionante; pertanto è necessario verificare l'alimentazione, il collegamento a massa e il comando in condizioni operative reali.

Perché le interruzioni di funzionamento con un basso livello del carburante nel serbatoio possono indicare un problema nell'impianto di alimentazione interno?

Se il serbatoio di compensazione non è sufficientemente pieno, la pompa carburante può aspirare aria per brevi periodi durante la marcia in curva, le accelerazioni o le frenate, causando un calo della pressione e della portata e provocando sporadiche interruzioni nell'erogazione.

Perché un test attuatore con esito positivo della pompa carburante non è sufficiente a dimostrare il corretto funzionamento?

Un test attuatore conferma inizialmente solo che la pompa viene comandata e che, in linea di principio, reagisce; per verificare se, nelle rispettive condizioni di esercizio, raggiunge la pressione prescritta e la portata richiesta, è necessario effettuare ulteriori prove di misurazione e di funzionamento.

Perché dati dei sensori non plausibili possono sembrare un guasto meccanico nell'impianto di alimentazione?

La centralina del motore utilizza i valori rilevati dai sensori come grandezze di regolazione per la pressione del carburante e l'iniezione e pertanto i segnali di ingresso errati possono causare un comando errato di pompe, valvole di regolazione o iniettori, nonostante gli attuatori in questione siano tecnicamente integri.

Perché, dopo aver effettuato interventi sul filtro del carburante, è necessario prestare particolare attenzione alla presenza di impurità e al corretto spurgo dell'aria?

La presenza di particelle o di aria nell'impianto di alimentazione può compromettere la regolazione della pressione, sollecitare i componenti ad alta pressione sensibili e causare problemi di avviamento o variazioni di pressione subito dopo la riparazione; pertanto, soprattutto nei sistemi common rail, è fondamentale un funzionamento pulito.

Impianto di alimentazione di un veicolo a motore – Struttura, funzionamento, diagnosi e riparazione

L'alimentazione del carburante come sistema integrato:
l'impianto di alimentazione immagazzina, filtra e convoglia il carburante e, a seconda del sistema di iniezione, lo eroga alla pressione necessaria per garantire un'iniezione controllata .
I sistemi a bassa e alta pressione funzionano in sinergia:
nei motori a benzina a iniezione diretta e nei motori diesel common rail la pompa elettrica del carburante alimenta il circuito a bassa pressione, mentre una pompa ad alta pressione genera la pressione di iniezione necessaria.
I guasti si ripercuotono sull'intera catena funzionale:
problemi di avviamento, perdite di potenza o variazioni di pressione possono essere causati da pompe, filtri, tubazioni, sistemi di regolazione della pressione, sensori o iniettori e devono essere individuati in modo sistematico.
Un codice di guasto non indica necessariamente un componente difettoso:
in caso di pressione del carburante troppo bassa occorre innanzitutto verificare la pressione di alimentazione e la portata dal circuito a bassa pressione prima di valutare la pompa ad alta pressione, il regolatore di pressione e i sensori.
Combinazione mirata dei metodi diagnostici:
l'analisi della memoria guasti, dei dati in tempo reale, i test attuatori e le misurazioni elettriche devono essere integrati con verifiche della pressione e prove di funzionamento, al fine di individuare le cause dei guasti ed evitare sostituzioni inutili dei componenti.

Le informazioni tecniche e i suggerimenti pratici riportati di seguito sono stati redatti da HELLA per offrire un'assistenza professionale alle officine. Le informazioni contenute in questo sito web devono essere utilizzate esclusivamente da personale tecnico specializzato.

Informazioni di base e panoramica del sistema

L'impianto di alimentazione garantisce l'erogazione della quantità di carburante necessaria per il motore a combustione. A tal fine il carburante viene immagazzinato nel serbatoio, filtrato, convogliato al motore e, a seconda del sistema di iniezione utilizzato, erogato alla pressione necessaria. L'iniezione successiva viene regolata dalla centralina del motore in base alle condizioni di funzionamento momentanee.

I moderni impianti di alimentazione sono costituiti da componenti meccanici, idraulici ed elettronici. Le pompe carburante a regolazione elettrica, i sensori di pressione del carburante, i sensori di livello del serbatoio e i sistemi ad alta pressione sono integrati nel sistema di diagnosi del veicolo. In questo modo è spesso possibile individuare eventuali anomalie già tramite la memoria guasti o i valori di misura della centralina di gestione motore.

Struttura dell'impianto di alimentazione

In linea di massima l'impianto di alimentazione può essere suddiviso in due aree, adibite rispettivamente all'alimentazione del carburante e alla preparazione del carburante. L'alimentazione del carburante ha inizio nel serbatoio. Una pompa carburante elettrica convoglia il carburante al motore attraverso filtri e tubazioni. Nei motori a benzina a iniezione diretta e nei motori diesel common rail, al circuito a bassa pressione è collegato un sistema ad alta pressione.

Funzioni dell'impianto di alimentazione del carburante:

conservare il carburante in modo sicuro e prelevarlo in base alle esigenze
filtrare le impurità
alimentare regolarmente la pompa carburante
rilevare la capacità del serbatoio

La preparazione del carburante comprende la generazione della pressione necessaria, il dosaggio e l'iniezione. A tal fine la centralina del motore calcola il momento e la quantità di iniezione sulla base delle informazioni fornite da diversi sensori.

Funzioni di preparazione del carburante:

generare la pressione del carburante necessaria
conservare e distribuire il carburante nel rail
impostare la quantità e il momento di iniezione
regolare la pressione e il monitoraggio tramite sensori e dispositivi di controllo

Alimentazione del carburante

L'impianto di alimentazione del carburante comprende, in particolare, il serbatoio del carburante, il modulo di alimentazione, la pompa carburante elettrica, il serbatoio di compensazione, i tubi del carburante, il filtro del carburante e il sensore di livello del carburante.

Serbatoio del carburante

Il serbatoio del carburante serve a conservare il carburante in modo sicuro. I serbatoi moderni sono costituiti prevalentemente da materiali plastici multistrato e sono adattati allo spazio di installazione disponibile sul veicolo.

Oltre alla funzione di accumulo del carburante, il serbatoio è spesso composto anche da altri componenti. A questi appartengono l'unità di alimentazione del carburante, il sensore di livello, il serbatoio di compensazione e i componenti del sistema di sfiato del serbatoio.

Nei veicoli con serbatoi dalla geometria complessa possono essere presenti più compartimenti per il carburante. Il carburante deve quindi essere trasportato dalle diverse aree all’unità di pompaggio vera e propria.

Unità di alimentazione del carburante (modulo)

In molti veicoli diversi componenti sono raggruppati in un’unità di alimentazione del carburante o in un modulo carburante. L'unità si trova nel serbatoio e, a seconda del modello, può contenere i seguenti componenti:

pompa carburante elettrica
prefiltro
cestello
regolazione della pressione
valvola di non ritorno
sensore di livello del carburante e collegamenti elettrici e idraulici

A seconda della configurazione costruttiva, un difetto in singoli componenti integrati può rendere necessaria la sostituzione dell'intera unità di alimentazione.

Pompa carburante elettrica

La pompa carburante elettrica alimenta il carburante dal serbatoio al motore. A seconda del sistema, le pompe carburante possono essere installate sia all’interno sia all’esterno del serbatoio. Nei sistemi attuali il comando avviene spesso, in base alle esigenze, tramite la centralina del motore o una centralina separata per la pompa carburante.

A seconda del sistema, la velocità della pompa può essere regolata, ad esempio, tramite un segnale a modulazione di larghezza di impulso. In questo modo viene erogata solo la quantità di carburante necessaria.

Nei sistemi di iniezione nel condotto di aspirazione i valori tipici di bassa pressione sono compresi tra 3 e 6 bar circa. Nei sistemi a iniezione diretta e common rail la pompa elettrica funge da pompa di pre-alimentazione. I valori di riferimento effettivamente necessari devono essere ricavati in linea di principio dalle informazioni specifiche fornite dal costruttore del veicolo.

Pompa carburante meccanica

Le pompe carburante meccaniche sono montate nei motori diesel e a benzina di vecchia generazione.

Nella maggior parte dei casi sono azionate direttamente dal motore tramite un albero a camme o un eccentrico.

Grazie al movimento meccanico di una leva e di una membrana, il carburante viene aspirato e alimentato a una pressione prestabilita verso il carburatore o il sistema di iniezione. La pressione della pompa è compresa tra 0,2 e 0,3 bar circa.

Cestello

Il cestello, detto anche serbatoio di compensazione, costituisce una piccola riserva di carburante all’interno del serbatoio. Garantisce che la pompa carburante sia alimentata in quantità affidabile anche quando il livello del serbatoio è basso, nonché nella marcia in curva, durante le accelerazioni o le frenate.

Se il serbatoio di compensazione non è riempito a sufficienza, la pompa può aspirare aria. Le possibili conseguenze sono variazioni di pressione, irregolarità nel funzionamento del motore o problemi di avviamento.

Tubi del carburante

I tubi del carburante collegano il serbatoio, il filtro, le pompe e il sistema di iniezione. A seconda del punto di installazione e della pressione del sistema, si utilizzano tubi in plastica, in metallo o flessibili.

Nell'ambito della diagnosi è necessario verificare che i cavi e i collegamenti non presentino perdite, piegature, segni di sfregamento, corrosione e danni. Gli interventi sui tubi ad alta pressione devono essere eseguiti esclusivamente in conformità alle indicazioni del costruttore del veicolo.

Filtro del carburante

Il filtro del carburante depura il carburante prima che entri nella camera di combustione, proteggendo così le pompe e i componenti del sistema di iniezione da particelle e impurità. Nei sistemi diesel il filtro spesso svolge anche la funzione di separazione dell'acqua.

Un filtro intasato può ridurre la portata. Le conseguenze tipiche sono perdita di potenza, problemi di avviamento o pressione del carburante troppo bassa.

Sensore di livello del carburante (sensore del serbatoio)

Il sensore di livello del carburante rileva la quantità di carburante presente nel serbatoio. Spesso viene utilizzato un galleggiante, il cui movimento è trasmesso a un sensore resistivo o a un sensore senza contatto.

Nei serbatoi a sella è possibile utilizzare due o più sensori. I singoli valori misurati vengono poi elaborati dalla relativa centralina per ottenere un livello complessivo.

I difetti tipici sono piste di contatto usurate, meccanismi a galleggiante danneggiati, interruzioni dei cavi o connettori corrosi. Le possibili conseguenze sono un indicatore del livello del carburante instabile, valori di livello costantemente errati o un calcolo non plausibile dell'autonomia residua.

Preparazione del carburante

Con la definizione di preparazione del carburante si intende la predisposizione del carburante per garantire una combustione ottimale nel motore. In questo processo il carburante viene dosato, miscelato con l'aria e immesso nel motore nella corretta quantità e al momento giusto

Motore a benzina – Iniezione nel collettore di aspirazione e iniezione diretta

Nel sistema di iniezione nel collettore di aspirazione il carburante viene iniettato nel condotto di aspirazione a monte della valvola di aspirazione. La pressione del carburante necessaria viene fornita dall'impianto di alimentazione elettrico.

Nell'iniezione diretta di benzina il carburante viene immesso direttamente nella camera di combustione. Oltre al sistema a bassa pressione è necessaria una pompa ad alta pressione ad azionamento meccanico. A seconda del tipo di motore e delle condizioni di funzionamento i sistemi moderni operano con pressioni di diverse centinaia di bar.

Motore diesel – Common rail

Nel sistema common rail una pompa ad alta pressione genera la pressione necessaria per il carburante. Il carburante viene immesso in un serbatoio di accumulo comune, il rail, da dove viene distribuito agli iniettori.

I moderni sistemi diesel possono funzionare con pressioni di sistema nettamente superiori a 2.000 bar. A causa di queste elevate pressioni, per la diagnosi e la riparazione sono necessari particolari requisiti di sicurezza.

Pompe ad alta pressione e iniettori

La pompa ad alta pressione fornisce la pressione necessaria per l'iniezione diretta. Gli iniettori dosano quindi la quantità di carburante per ogni singolo cilindro.

Le iniezioni multiple consentono, ad esempio, di effettuare pre-iniezioni, iniezioni principali e post-iniezioni. In questo modo è possibile gestire in modo mirato il processo di combustione, la rumorosità e le emissioni.

Sistemi di sensori e centralina del motore

La centralina del motore regola la pressione del carburante e l'iniezione sulla base di diverse informazioni fornite dai sensori. Tra queste rientrano, tra l’altro, la pressione del carburante, la massa d’aria o la pressione nel collettore di aspirazione, la posizione dell’albero motore e dell’albero a camme, la temperatura del motore e i valori delle sonde lambda.

Segnali di ingresso non plausibili possono influire sulla regolazione del carburante, anche se la pompa o gli iniettori funzionano correttamente sotto l'aspetto tecnico. La verifica dei valori rilevati dai sensori è quindi parte integrante di una diagnosi sistematica.

Tipi di carburante e requisiti

I vari componenti dell'impianto di alimentazione devono essere adeguati al tipo di carburante utilizzato. Questo riguarda in particolare guarnizioni, pompe, filtri, tubazioni e componenti del sistema di iniezione. La benzina e il carburante diesel si differenziano per quanto riguarda il comportamento di accensione, il potere lubrificante, il comportamento di evaporazione e la reattività chimica nei confronti degli elastomeri. Anche le miscele, come l’etanolo o i componenti biogenici dei carburanti, influenzano i requisiti relativi ai materiali utilizzati.

Per questo motivo è consentito utilizzare esclusivamente carburanti approvati dal costruttore per il rispettivo veicolo. Il rifornimento con carburante non idoneo o non approvato può danneggiare le pompe, gli iniettori e altri componenti del sistema di iniezione.

Diagnosi, manutenzione e riparazione

Effetti di un guasto in un componente dell'impianto di alimentazione

I componenti dell'impianto di alimentazione costituiscono una catena funzionale correlata. Un guasto non deve quindi necessariamente avere origine nel punto in cui si manifesta il sintomo. Ad esempio, una pressione di alimentazione troppo bassa può essere causata dalla pompa ad alta pressione, ma può anche essere dovuta a un’alimentazione di carburante insufficiente dal lato a bassa pressione.

Gruppo costruttivo	Effetti in caso di guasto o malfunzionamento	Possibili sintomi
Pompa carburante	La pressione di mandata e la portata diminuiscono o sono completamente assenti. La pompa ad alta pressione potrebbe non ricevere più un'alimentazione sufficiente.	Problemi all'avviamento, il motore non si avvia, perdita di potenza, il motore si spegne
Comando della pompa carburante	La pompa non viene attivata, viene attivata in modo continuo o con una potenza errata.	Il motore non si avvia, spegnimenti sporadici, fluttuazioni di pressione
Filtro del carburante	Una resistenza al flusso crescente riduce l'alimentazione di carburante. Spesso il guasto si manifesta per la prima volta quando il motore è sottoposto a un carico elevato.	Perdita di potenza, difficoltà nell'avviamento del motore, pressione del carburante troppo bassa
Cestello / alimentazione del carburante interna al serbatoio	La pompa carburante può aspirare aria, soprattutto quando il livello del carburante nel serbatoio è basso.	Interruzioni durante la marcia in curva, l’accelerazione o le frenate
Tubi del carburante	Anermeticità, restringimenti della sezione trasversale o infiltrazioni di aria influenzano la pressione e la portata.	Calo di pressione, problemi di avviamento, odore di carburante, perdita di potenza
Sensore di livello del carburante	L'erogazione del carburante può continuare, ma il livello nel serbatoio viene rilevato in modo errato.	Indicazione del carburante errata, autonomia residua non plausibile
Pompa ad alta pressione	La pressione di sistema necessaria per l'iniezione diretta non viene generata o non è sufficiente.	Problemi di avviamento, funzionamento di emergenza, perdita di potenza, il motore non si avvia
Sensore di pressione del carburante	La centralina del motore riceve un valore di pressione errato oppure non lo riceve. Questo può compromettere la regolazione della pressione.	Spia del motore, funzionamento di emergenza, problemi di avviamento o di potenza
Valvola di regolazione della pressione	La pressione del carburante teorica e quella effettiva sono differenti.	Variazioni di pressione, funzionamento irregolare del motore, problemi di avviamento, perdita di potenza
Iniettore	La quantità di iniezione o la curva di iniezione di un cilindro si discostano dai valori nominali. Un iniettore non ermetico all'interno può inoltre influire sulla pressione di sistema.	Funzionamento irregolare del motore, problemi di avviamento, perdita di potenza, aumento delle emissioni
Centralina del motore / invio dei segnali	Il comando o la lettura dei singoli componenti non funziona correttamente.	Diversi tipi di malfunzionamento fino al completo guasto del sistema di iniezione

Diagnosi delle centraline con dispositivo di diagnosi

Il monitoraggio dell'impianto di alimentazione è svolto dalla rispettiva centralina. I difetti che si verificano sono memorizzati nella memoria guasti della centralina del motore e possono essere letti con un apposito dispositivo di diagnosi. In questo modo le interruzioni di corrente, le variazioni di pressione o i segnali dei sensori non plausibili possono essere memorizzati come codici di guasto.

A seconda del modello di veicolo possono essere disponibili ulteriori funzioni diagnostiche, come la visualizzazione dei parametri o l'esecuzione di test attuatore. Le informazioni ricavate dalla comunicazione con la centralina costituiscono la base essenziale per la diagnosi sistematica dei guasti e per una riparazione efficace.

Memoria guasti e dati in tempo reale

La memoria guasti fornisce un primo indizio sull'area di sistema interessata. Tuttavia un codice di guasto non significa automaticamente che un componente sia difettoso.

Per la diagnosi è determinante la concatenazione. Se, ad esempio, viene registrato il codice di guasto “Pressione del carburante troppo bassa”, non si deve procedere immediatamente alla sostituzione della pompa ad alta pressione. Innanzi tutto occorre verificare se dal lato a bassa pressione sono presenti la pressione di alimentazione prescritta e la portata richiesta. Successivamente è possibile confrontare i valori nominali e effettivi del sistema ad alta pressione, nonché verificare la regolazione della pressione e i sensori.

La causa del difetto e la registrazione nella memoria guasti non devono quindi necessariamente riguardare lo stesso modulo. La memoria guasti, i dati in tempo reale e i test attuatore devono essere sempre valutati insieme alle verifiche elettriche e idrauliche. In questo modo è possibile individuare sistematicamente la concatenazione dei difetti dal serbatoio del carburante all'iniettore.

Test attuatore

Grazie alla diagnosi degli attuatori è possibile, ad esempio, comandare in modo mirato la pompa carburante elettrica. In questo modo si può verificare se la pompa reagisce e se si verifica un relativo aumento di pressione.

A seconda del sistema è possibile comandare anche valvole di regolazione della pressione o altri attuatori. Se non si verifica alcuna reazione, è necessario verificare l'alimentazione, il collegamento a massa, il cablaggio e il comando prima di sostituire un componente.

Riepilogo

L'impianto di alimentazione dei veicoli moderni combina in un unico sistema complesso la riserva di carburante, l'alimentazione regolata e una tecnologia di iniezione precisa. Per l'officina è particolarmente importante l'interazione tra la pompa carburante elettrica, l'unità di alimentazione, il sensore del serbatoio, il regolatore di pressione e la centralina del motore.

Una ricerca guasti efficace non si basa quindi esclusivamente su controlli meccanici. La memoria guasti, i dati in tempo reale, i test attuatore e le misurazioni elettriche devono essere combinati con verifiche di pressione e di funzionamento. In questo modo è possibile individuare con precisione le cause dei guasti ed evitare sostituzioni inutili di componenti.

Le informazioni, i dati tecnici e le procedure di collaudo qui riportati hanno scopo puramente informativo e non possono sostituire le istruzioni di riparazione specifiche del veicolo. La struttura di sistema, le pressioni di esercizio, le funzioni diagnostiche e le procedure di riparazione possono variare a seconda del costruttore, del modello, della motorizzazione e dell'anno di costruzione del veicolo.

Durante gli interventi di diagnosi, manutenzione e riparazione è necessario attenersi sempre alle specifiche del veicolo, alle informazioni di sicurezza e alle disposizioni di legge vigenti. Gli interventi sui sistemi di alimentazione e ad alta pressione devono essere eseguiti esclusivamente con attrezzature per officina adeguate e da personale specializzato in possesso delle qualifiche necessarie.

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