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Approfondimento sui nuovi sistemi di preriscaldamento
venerdì 28 ottobre 2011, 21:59
INTRODUZIONE
Per essere conformi alle sempre più restrittive e severe Normative sulle emissioni inquinanti, nei moderni Motori Diesel, i sistemi di incandescenza sono stati radicalmente rielaborati.
In un sistema di preriscaldo-incandescenza le caratteristische essenziali sono:
Nei sistemi di preriscaldamento di vecchia generazione costituiti da:
- Centralina Gestione Motore Diesel
- Relè (o "centralina") di preriscaldo
- Candelette di preriscaldo
la corrente di carico delle candelette viene inserita/disinserita tramite il relè di preriscaldo temporizzato.
Nei moderni sistemi di preriscaldamento le candelette vengono azionate a modulazione di ampiezza di impulsi (P.W.M.).
In questi nuovi sistemi, ogni candeletta è direttamente collegata con uno specifico stadio finale di potenza presente nella "centralina candelette" (quindi non ricevono la tensione batteria per l'effetto della chiusura del relè come nei precedenti sistemi).
Il vantaggio di utilizzare un comando di potenza PWM è legato alla possibilità di poter modificare la tensione effettiva (tensione utile) sulle candelette che permette di tenere la temperatura di quest'ultime a circa 1000°C durante tutte le condizioni di esercizio del motore.
Il sistema permette anche una diagnosi individuale di ogni singolo circuito di incandescenza.
Posto un grafico su come a diverse % di comando PWM corrisponda una tensione utile effettiva variabile sulla candeletta:
DESCRIZIONE DEL SISTEMA
I nuovi sistemi deputati a gestire il preriscaldamento sono costituiti da:
- Centralina Gestione Motore Diesel
- Centralina Elettronica (Modulo) Preriscaldo
- Nuove Candelette di preriscaldamento (ad "avvio rapido" e prestazioni ottimizzate).
Viene dunque eliminata la classica "scatola" contenente il Relè di Preriscaldo.
Le nuove candelette sono predisposte per un range di tensione compreso tra 5,3 e 7,8 Volt
Durante la fase di preriscaldo (avviamento) del Motore, le candelette possono (per brevissimo tempo) ricevere anche la tensione della rete di bordo: ciò si verifica perchè gli stadi di potenza finali vengono posti "in saturazione" e si comportano da "corto" tra la candeletta e la tensione di potenza in ingresso della centralina.
Le nuove candelette richiedono circa il 60% in meno di energia per raggiungere la temperatura di circa 1000°C che garantisce minori "sollecitazioni" sull'impianto elettrico di bordo.
Le principali differenze rispetto ai "vecchi" sistemi sono:
a) l'azionamento delle candelette anche dopo la fase di avviamento del motore. Il comando è in PWM e spazia tra i 5,3 e i 7,8 Volt;
b) la funzione del relè di potenza viene sostituita da stadi finali elettronici (con l'impiego di Mosfet) presenti in una nuova "centralina elettronica (o modulo) candelette";
c) è prevista una modalità di "emergenza" del comando di preriscaldo
d) impiego di candelette "rapide" di nuova generazione
e) circuiti di alimentazione candelette separato e diagnosticabili individualmente
COMPONENTI
- Candelette di nuova generazione
- Centralina Elettronica
- Interfaccia verso Centralina Gestione Motore
- Linee e collegamenti
Allego schema a blocchi:
Nello schema sono identificabili:
- DDE: Centralina Elettronica Gestione Motore
- GSG: Centralina (o Modulo) Elettronica Preriscaldo / Incandescenza a micro Processore
- GK 1: Candeletta 1° Cilindro
- GK 2: Candeletta 2° Cilindro
- GK 3: Candeletta 3° Cilindro
- GK 4: Candeletta 4° Cilindro
CENTRALINA INCANDESCENZA / PRERISCALDO
La Centralina - Modulo Preriscaldo (diagnosticabile) comunica con la Gestione Motore tramite una dedicata interfaccia bi-direzionale.
La "scatola" della Centralina Preriscaldo è generalmente costituita da una "lastra" di alluminio (funge da dissipatore per i Mosfet di potenza) e da un involucro in plastica. Il circuito è incollato all'interno sulla piastra base.
La sua costruzione può prevedere il montaggio "diretto" anche sul motore. In questo caso si ha il vantaggio di collegamenti elettrici di potenza verso le candelette più corti (minori cadute di tensione e quindi maggiore efficenza termica delle candelette).
La potenza termica delle candelette è regolata dalla Centralina di Gestione Motore in base a determinate condizioni di esercizio (per esempio: temperatura motore, regime e carico motore, ecc.) e trasmessa sulla linea bi-direzionale alla Centralina Preriscaldo; quest'ultima converte la richiesta e trasmette alla Centralina Motore le informazioni di stato e di autodiagnosi.
AZIONAMENTO CANDELETTE
La Centralina Preriscaldo riceve la richiesta di incandescenza (detta "profilo" di azionamento) dalla Centralina Motore e "modula" i Mosfet di potenza.
Vi posto il grafico relativo all'andamento della temperatura delle candelette rispetto a Corrente (A) e Tensione (V) di azionamento:
Nell'esercizio temporizzato le Candelette non vengono tutte inserite e disinserite contemporaneamente ma in successione! Ciò al fine di scongiurare disturbi nella rete elettrica di bordo che si manifestano all'inserimento/disinserimento di carichi elettrici elevati (qui sono in gioco fino a 120 Ampere!).
Un ulteriore vantaggio del comando PWM consiste nel fatto che anche se la tensione di bordo si modifica (e quindi in un sistema tradizionale le candelette potrebbero non raggiungere la temperatura ottimale) viene modificata la tensione utile alle candelette (variazione della % di PWM) in modo che queste ultime si trovino ad operare alla temperatura più idonea "mappata" in determinate condizioni di funzionamento del motore.
NUOVE CANDELETTE
Le Candelette "ad avviamento rapido" sono ottimizzate per funzionare con minori correnti e di "reagire" in tempi minori (a parità di corrente assorbita). In queste nuove candelette si riscalda solo la punta dell'elemento termico (GRS) che "sporge" in camera di combustione (parliamo dei moderni motori a iniezione diretta ovviamente).
Affinchè si possa riscaldare solo la punta la lunghezza della spirale di riscaldamento è stata notevolmente ridotta rispetto alle "vecchie" candelette.
Al solito una specifica immagine vale più di mille parole. A sinistra (A) la Candeletta di Nuova Generazione e a destra (B) una Candeletta Standard
Visivamente le Candelette di nuova generazione si differenziano per una scanalatura di contrassegno e per la superficie "argentata".
Le nuove candelette hanno una durata superiore e una maggiore resistenza all'ossidazione rispetto a quelle di vecchia generazione. Sono -di contro- più "fragili".
DIAGNOSI
La diagnosi delle Centraline di Preriscaldo di nuova generazione avviene attraverso la Centralina di Gestione Motore. Ogni circuito di incandescenza è diagnosticabile individualmente.
FUNZIONI DI INCANDESCENZA
1) INCANDESCENZA IN AVVIAMENTO
Nella fase di avviamento le candelette vengono brevemente alimentate (circa 1-2 secondi) con la tensione di bordo.
Questo è sufficiente per portare le candelette a circa 1000°C
Successivamente la tensione viene ridotta grazie al pilotaggio in PWM a circa 5,3 Volt (tale valore di tensione è sufficiente per tenere le candelette a temperatura di esercizio).
2) INCANDESCENZA DI DIAGNOSI
In modalità "incandescenza di diagnosi" TUTTE le candelette vengono pilotate alla minima potenza.
Il comando "DIAGNOSI" è attivabile dal Tecnico di Officina nella diagnosi attiva della Centralina Motore: questa avvia un'alimentazione delle candelette (max 3 minuti) NON in PWM (tensione costante ridotta) per permettere di effettuare verifiche e controlli al Tecnico di Officina.
3) INCANDESCENZA DI EMERGENZA
In caso di comunicazione tra Centralina Motore e Centralina Preriscaldo viene attivata (a partire dall'inserimento del morsetto +15) un'alimentazione delle candelette di "emergenza", indipendente dalle condizioni di funzionamento del motore, in modalità ridotta.
CONDIZIONI DI LAVORO DEL SISTEMA E CONDIZIONI DI GUASTO
a) STADI FINALI DIFETTOSI
Se uno (o più) Stadi Finali della Centralina Preriscaldo sono in avaria si ha la memorizzazione di uno (o più) codice errore nella Centralina Gestione Motore. Se uno stadio finale è in corto la relativa candeletta funge da "fusibile" bruciandosi nel giro di pochi secondi, evitando la scarica della batteria (e non solo). Occhio quindi quando si trova una candeletta interrotta (potrebbe essere bruciata per un corto del finale)!
b) CIRCUITO DI CARICO APERTO
Viene memorizzato il codice guasto relativo al ramo (uno o più) interessato.
c) CORTO CIRCUITO SU LINEA CANDELETTA
Viene disattivato il Mosfet della linea interessata e viene memorizzato il relativo codice errore.
Dopo un intervalli di tempo prestabilito, la Centralina Preriscaldo tenta un nuovo comando PWM sul circuito in precedenza inibito a seguito del corto: se il corto è ancora presente il circuito viene inibito definitivamente (fino al successivo KEY-ON dopo lo spegnimento del motore). Se il corto non è più presente (ad esempio corti accidentali provocati dalla linea di alimentazione della candeletta) viene normalmente pilotata la candeletta (rimane comunque in memoria l'errore relativo al corto circuito verificatosi).
d) SUPERAMENTO SOGLIA DI TEMPERATURA INTERNA CENTRALINA PRERISCALDO
Viene costantemente sorvegliata la temperatura interna del Modulo Centralina Preriscaldo tramite una termocoppia (NTC) montata direttamente sul circuito stampato. Al superamento della soglia dei 120°C viene disattivato il pilotaggio di tutti gli stadi finali di comando candelette e viene memorizzato l'errore "Sovratemperatura".
e) PROTEZIONE SOVRATENSIONI
In caso sul morsetto +30 del Modulo Centralina Preriscaldo la tensione supera quella massima di sorveglianza vengono disattivati i finali. La centralina rimane "integra" e riprende il suo normale funzionamento non appena la tensione rientra nel range nominale.
f) MANCANZA DI ALIMENTAZIONE O SOTTOTENSIONE
In caso sul morsetto +30 del Modulo Centralina Preriscaldo la tensione scende rispetto a quella minima ammessa (o è del tutto assente) la Centralina Motore registra l'errore "Circuito aperto" (che non si riferisce alla sorveglianza delle singole candelette!).
g) MANCANZA DI COMUNICAZIONE CON ECU MOTORE
Se viene registrata l'assenza di comunicazione durante la fase di avviamento viene attivata automaticamente la funzione di "preriscaldo di emergenza" descritta in precedenza.
Se viene registrata -da parte della Centralina Preriscaldo- l'assenza di comunicazione con la Centralina Motore durante i primi 33 secondi di funzionamento del motore (in questo lasso di tempo vengono "lanciati" dalla Centralina Motore 4 segnali di sincronizzazione) viene disattivata la gestione del preriscaldo.
Spero gradiate, è questo quello che mi appassiona fare per il nostro Forum
Commenti, modifiche, integrazioni ed eventuali critiche sono ben accette
L'Admin
Per essere conformi alle sempre più restrittive e severe Normative sulle emissioni inquinanti, nei moderni Motori Diesel, i sistemi di incandescenza sono stati radicalmente rielaborati.
In un sistema di preriscaldo-incandescenza le caratteristische essenziali sono:
- - la durata di pre-incandescenza estremamente ridotta in tutte le condizioni per assicurare l'avviamento del motore entro pochi secondi;
- - la temperatura di esercizio continuativa delle candelette di riscaldamento di circa 1000°C in tutte le condizioni di esercizio.
Nei sistemi di preriscaldamento di vecchia generazione costituiti da:
- Centralina Gestione Motore Diesel
- Relè (o "centralina") di preriscaldo
- Candelette di preriscaldo
la corrente di carico delle candelette viene inserita/disinserita tramite il relè di preriscaldo temporizzato.
Nei moderni sistemi di preriscaldamento le candelette vengono azionate a modulazione di ampiezza di impulsi (P.W.M.).
In questi nuovi sistemi, ogni candeletta è direttamente collegata con uno specifico stadio finale di potenza presente nella "centralina candelette" (quindi non ricevono la tensione batteria per l'effetto della chiusura del relè come nei precedenti sistemi).
Il vantaggio di utilizzare un comando di potenza PWM è legato alla possibilità di poter modificare la tensione effettiva (tensione utile) sulle candelette che permette di tenere la temperatura di quest'ultime a circa 1000°C durante tutte le condizioni di esercizio del motore.
Il sistema permette anche una diagnosi individuale di ogni singolo circuito di incandescenza.
Posto un grafico su come a diverse % di comando PWM corrisponda una tensione utile effettiva variabile sulla candeletta:
DESCRIZIONE DEL SISTEMA
I nuovi sistemi deputati a gestire il preriscaldamento sono costituiti da:
- Centralina Gestione Motore Diesel
- Centralina Elettronica (Modulo) Preriscaldo
- Nuove Candelette di preriscaldamento (ad "avvio rapido" e prestazioni ottimizzate).
Viene dunque eliminata la classica "scatola" contenente il Relè di Preriscaldo.
Le nuove candelette sono predisposte per un range di tensione compreso tra 5,3 e 7,8 Volt
Durante la fase di preriscaldo (avviamento) del Motore, le candelette possono (per brevissimo tempo) ricevere anche la tensione della rete di bordo: ciò si verifica perchè gli stadi di potenza finali vengono posti "in saturazione" e si comportano da "corto" tra la candeletta e la tensione di potenza in ingresso della centralina.
Le nuove candelette richiedono circa il 60% in meno di energia per raggiungere la temperatura di circa 1000°C che garantisce minori "sollecitazioni" sull'impianto elettrico di bordo.
Le principali differenze rispetto ai "vecchi" sistemi sono:
a) l'azionamento delle candelette anche dopo la fase di avviamento del motore. Il comando è in PWM e spazia tra i 5,3 e i 7,8 Volt;
b) la funzione del relè di potenza viene sostituita da stadi finali elettronici (con l'impiego di Mosfet) presenti in una nuova "centralina elettronica (o modulo) candelette";
c) è prevista una modalità di "emergenza" del comando di preriscaldo
d) impiego di candelette "rapide" di nuova generazione
e) circuiti di alimentazione candelette separato e diagnosticabili individualmente
COMPONENTI
- Candelette di nuova generazione
- Centralina Elettronica
- Interfaccia verso Centralina Gestione Motore
- Linee e collegamenti
Allego schema a blocchi:
Nello schema sono identificabili:
- DDE: Centralina Elettronica Gestione Motore
- GSG: Centralina (o Modulo) Elettronica Preriscaldo / Incandescenza a micro Processore
- GK 1: Candeletta 1° Cilindro
- GK 2: Candeletta 2° Cilindro
- GK 3: Candeletta 3° Cilindro
- GK 4: Candeletta 4° Cilindro
CENTRALINA INCANDESCENZA / PRERISCALDO
La Centralina - Modulo Preriscaldo (diagnosticabile) comunica con la Gestione Motore tramite una dedicata interfaccia bi-direzionale.
La "scatola" della Centralina Preriscaldo è generalmente costituita da una "lastra" di alluminio (funge da dissipatore per i Mosfet di potenza) e da un involucro in plastica. Il circuito è incollato all'interno sulla piastra base.
La sua costruzione può prevedere il montaggio "diretto" anche sul motore. In questo caso si ha il vantaggio di collegamenti elettrici di potenza verso le candelette più corti (minori cadute di tensione e quindi maggiore efficenza termica delle candelette).
La potenza termica delle candelette è regolata dalla Centralina di Gestione Motore in base a determinate condizioni di esercizio (per esempio: temperatura motore, regime e carico motore, ecc.) e trasmessa sulla linea bi-direzionale alla Centralina Preriscaldo; quest'ultima converte la richiesta e trasmette alla Centralina Motore le informazioni di stato e di autodiagnosi.
AZIONAMENTO CANDELETTE
La Centralina Preriscaldo riceve la richiesta di incandescenza (detta "profilo" di azionamento) dalla Centralina Motore e "modula" i Mosfet di potenza.
Vi posto il grafico relativo all'andamento della temperatura delle candelette rispetto a Corrente (A) e Tensione (V) di azionamento:
Nell'esercizio temporizzato le Candelette non vengono tutte inserite e disinserite contemporaneamente ma in successione! Ciò al fine di scongiurare disturbi nella rete elettrica di bordo che si manifestano all'inserimento/disinserimento di carichi elettrici elevati (qui sono in gioco fino a 120 Ampere!).
Un ulteriore vantaggio del comando PWM consiste nel fatto che anche se la tensione di bordo si modifica (e quindi in un sistema tradizionale le candelette potrebbero non raggiungere la temperatura ottimale) viene modificata la tensione utile alle candelette (variazione della % di PWM) in modo che queste ultime si trovino ad operare alla temperatura più idonea "mappata" in determinate condizioni di funzionamento del motore.
NUOVE CANDELETTE
Le Candelette "ad avviamento rapido" sono ottimizzate per funzionare con minori correnti e di "reagire" in tempi minori (a parità di corrente assorbita). In queste nuove candelette si riscalda solo la punta dell'elemento termico (GRS) che "sporge" in camera di combustione (parliamo dei moderni motori a iniezione diretta ovviamente).
Affinchè si possa riscaldare solo la punta la lunghezza della spirale di riscaldamento è stata notevolmente ridotta rispetto alle "vecchie" candelette.
Al solito una specifica immagine vale più di mille parole. A sinistra (A) la Candeletta di Nuova Generazione e a destra (B) una Candeletta Standard
Visivamente le Candelette di nuova generazione si differenziano per una scanalatura di contrassegno e per la superficie "argentata".
Le nuove candelette hanno una durata superiore e una maggiore resistenza all'ossidazione rispetto a quelle di vecchia generazione. Sono -di contro- più "fragili".
DIAGNOSI
La diagnosi delle Centraline di Preriscaldo di nuova generazione avviene attraverso la Centralina di Gestione Motore. Ogni circuito di incandescenza è diagnosticabile individualmente.
FUNZIONI DI INCANDESCENZA
1) INCANDESCENZA IN AVVIAMENTO
Nella fase di avviamento le candelette vengono brevemente alimentate (circa 1-2 secondi) con la tensione di bordo.
Questo è sufficiente per portare le candelette a circa 1000°C
Successivamente la tensione viene ridotta grazie al pilotaggio in PWM a circa 5,3 Volt (tale valore di tensione è sufficiente per tenere le candelette a temperatura di esercizio).
2) INCANDESCENZA DI DIAGNOSI
In modalità "incandescenza di diagnosi" TUTTE le candelette vengono pilotate alla minima potenza.
Il comando "DIAGNOSI" è attivabile dal Tecnico di Officina nella diagnosi attiva della Centralina Motore: questa avvia un'alimentazione delle candelette (max 3 minuti) NON in PWM (tensione costante ridotta) per permettere di effettuare verifiche e controlli al Tecnico di Officina.
3) INCANDESCENZA DI EMERGENZA
In caso di comunicazione tra Centralina Motore e Centralina Preriscaldo viene attivata (a partire dall'inserimento del morsetto +15) un'alimentazione delle candelette di "emergenza", indipendente dalle condizioni di funzionamento del motore, in modalità ridotta.
CONDIZIONI DI LAVORO DEL SISTEMA E CONDIZIONI DI GUASTO
a) STADI FINALI DIFETTOSI
Se uno (o più) Stadi Finali della Centralina Preriscaldo sono in avaria si ha la memorizzazione di uno (o più) codice errore nella Centralina Gestione Motore. Se uno stadio finale è in corto la relativa candeletta funge da "fusibile" bruciandosi nel giro di pochi secondi, evitando la scarica della batteria (e non solo). Occhio quindi quando si trova una candeletta interrotta (potrebbe essere bruciata per un corto del finale)!
b) CIRCUITO DI CARICO APERTO
Viene memorizzato il codice guasto relativo al ramo (uno o più) interessato.
c) CORTO CIRCUITO SU LINEA CANDELETTA
Viene disattivato il Mosfet della linea interessata e viene memorizzato il relativo codice errore.
Dopo un intervalli di tempo prestabilito, la Centralina Preriscaldo tenta un nuovo comando PWM sul circuito in precedenza inibito a seguito del corto: se il corto è ancora presente il circuito viene inibito definitivamente (fino al successivo KEY-ON dopo lo spegnimento del motore). Se il corto non è più presente (ad esempio corti accidentali provocati dalla linea di alimentazione della candeletta) viene normalmente pilotata la candeletta (rimane comunque in memoria l'errore relativo al corto circuito verificatosi).
d) SUPERAMENTO SOGLIA DI TEMPERATURA INTERNA CENTRALINA PRERISCALDO
Viene costantemente sorvegliata la temperatura interna del Modulo Centralina Preriscaldo tramite una termocoppia (NTC) montata direttamente sul circuito stampato. Al superamento della soglia dei 120°C viene disattivato il pilotaggio di tutti gli stadi finali di comando candelette e viene memorizzato l'errore "Sovratemperatura".
e) PROTEZIONE SOVRATENSIONI
In caso sul morsetto +30 del Modulo Centralina Preriscaldo la tensione supera quella massima di sorveglianza vengono disattivati i finali. La centralina rimane "integra" e riprende il suo normale funzionamento non appena la tensione rientra nel range nominale.
f) MANCANZA DI ALIMENTAZIONE O SOTTOTENSIONE
In caso sul morsetto +30 del Modulo Centralina Preriscaldo la tensione scende rispetto a quella minima ammessa (o è del tutto assente) la Centralina Motore registra l'errore "Circuito aperto" (che non si riferisce alla sorveglianza delle singole candelette!).
g) MANCANZA DI COMUNICAZIONE CON ECU MOTORE
Se viene registrata l'assenza di comunicazione durante la fase di avviamento viene attivata automaticamente la funzione di "preriscaldo di emergenza" descritta in precedenza.
Se viene registrata -da parte della Centralina Preriscaldo- l'assenza di comunicazione con la Centralina Motore durante i primi 33 secondi di funzionamento del motore (in questo lasso di tempo vengono "lanciati" dalla Centralina Motore 4 segnali di sincronizzazione) viene disattivata la gestione del preriscaldo.
Spero gradiate, è questo quello che mi appassiona fare per il nostro Forum
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