Bobina di accensione.
Con lo sviluppo dei motori a benzina per automobili, orientati verso alte velocità, elevato rapporto di compressione, elevata potenza, bassi consumi e basse emissioni, il dispositivo di accensione tradizionale non è più in grado di soddisfare i requisiti di utilizzo. I componenti principali del dispositivo di accensione sono la bobina di accensione e il dispositivo di commutazione, che migliorano l'energia della bobina di accensione e la candela, in grado di produrre una scintilla di energia sufficiente, condizione fondamentale per il dispositivo di accensione per adattarsi al funzionamento dei motori moderni.
Di solito, all'interno della bobina di accensione sono presenti due serie di bobine: la bobina primaria e la bobina secondaria. La bobina primaria utilizza un filo smaltato più spesso, solitamente di circa 0,5-1 mm, per circa 200-500 spire; la bobina secondaria utilizza un filo smaltato più sottile, solitamente di circa 0,1 mm, per circa 15.000-25.000 spire. Un'estremità della bobina primaria è collegata all'alimentatore a bassa tensione (+) del veicolo e l'altra estremità è collegata al dispositivo di commutazione (interruttore). Un'estremità della bobina secondaria è collegata alla bobina primaria e l'altra estremità è collegata all'estremità di uscita della linea ad alta tensione per generare l'alta tensione.
Il motivo per cui la bobina di accensione può trasformare la bassa tensione in alta tensione su un'auto è che ha la stessa forma di un trasformatore ordinario e la bobina primaria ha un rapporto di avvolgimento maggiore rispetto a quella secondaria. Tuttavia, la modalità di funzionamento della bobina di accensione è diversa da quella di un trasformatore ordinario: la frequenza di funzionamento del trasformatore ordinario è fissa a 50 Hz, nota anche come trasformatore a frequenza di rete, e la bobina di accensione ha una forma di lavoro a impulsi, che può essere considerata un trasformatore a impulsi, in base alla diversa velocità del motore e alle diverse frequenze di accumulo e scarica ripetuti di energia.
Quando la bobina primaria viene alimentata, un forte campo magnetico viene generato attorno ad essa all'aumentare della corrente, e l'energia del campo magnetico viene immagazzinata nel nucleo di ferro. Quando il dispositivo di commutazione disconnette il circuito della bobina primaria, il campo magnetico della bobina primaria decade rapidamente e la bobina secondaria rileva un'alta tensione. Quanto più rapidamente scompare il campo magnetico della bobina primaria, tanto maggiore è la corrente al momento della disconnessione, e quanto maggiore è il rapporto di spira delle due bobine, tanto maggiore è la tensione indotta dalla bobina secondaria.
Tipo di bobina
In base al circuito magnetico, la bobina di accensione si divide in due tipi: a magnete aperto e a magnete chiuso. La bobina di accensione tradizionale è di tipo a magnete aperto, con un nucleo di ferro rivestito da lamiere di acciaio al silicio da 0,3 mm e una bobina secondaria e una bobina primaria attorno al nucleo di ferro. Il tipo a magnete chiuso utilizza un nucleo di ferro simile a 3/4 attorno alla bobina primaria, avvolgendo poi la bobina secondaria all'esterno e formando la linea di campo magnetico con il nucleo di ferro. I vantaggi della bobina di accensione a magnete chiuso sono minori perdite magnetiche, ridotte perdite di energia e dimensioni ridotte, per cui il sistema di accensione elettronico generalmente utilizza la bobina di accensione a magnete chiuso.
Accensione a controllo numerico
Nei motori a benzina ad alta velocità delle automobili moderne è stato adottato un sistema di accensione controllato da un microprocessore, noto anche come sistema di accensione elettronica digitale. Il sistema di accensione è composto da tre parti: un microcomputer (computer), vari sensori e attuatori di accensione.
Nei motori moderni, infatti, sia il sottosistema di iniezione benzina che quello di accensione sono controllati dalla stessa centralina, che condivide un set di sensori. Il sensore è sostanzialmente lo stesso dei sensori del sistema di iniezione benzina a controllo elettronico, come il sensore di posizione dell'albero motore, il sensore di posizione dell'albero a camme, il sensore di posizione della valvola a farfalla, il sensore di pressione del collettore di aspirazione, il sensore di dedetonazione, ecc. Tra questi, il sensore di dedetonazione è un sensore molto importante dedicato all'accensione a controllo elettronico (in particolare nei motori con turbocompressore a gas di scarico), che può monitorare se la dedetonazione del motore e il grado di dedetonazione, come segnale di feedback per inviare alla centralina il comando di accensione in anticipo, in modo che il motore non dedetonazione e possa ottenere una maggiore efficienza di combustione.
Il sistema di accensione elettronica digitale (ESA) si divide in due tipologie in base alla sua struttura: a distributore e senza distributore (DLI). Il sistema di accensione elettronica a distributore utilizza una sola bobina di accensione per generare alta tensione, quindi il distributore accende la candela di ciascun cilindro a turno secondo la sequenza di accensione. Poiché il lavoro di accensione e spegnimento della bobina primaria della bobina di accensione è svolto dal circuito di accensione elettronica, il distributore ha annullato il dispositivo di interruzione e svolge solo la funzione di distribuzione dell'alta tensione.
Accensione a due cilindri
L'accensione a due cilindri significa che due cilindri condividono una singola bobina di accensione, quindi questo tipo di accensione può essere utilizzato solo su motori con un numero pari di cilindri. Se su un motore a 4 cilindri, quando due pistoni di un cilindro sono vicini al PMS contemporaneamente (uno in compressione e l'altro in scarico), due candele condividono la stessa bobina di accensione e si accendono contemporaneamente, allora una è un'accensione efficace e l'altra un'accensione inefficace: la prima si trova nella miscela di alta pressione e bassa temperatura, la seconda nei gas di scarico a bassa pressione e alta temperatura. Pertanto, la resistenza tra gli elettrodi delle candele dei due è completamente diversa e l'energia generata non è la stessa, con conseguente energia per l'accensione efficace molto maggiore, che rappresenta circa l'80% dell'energia totale.
Accensione separata
Il metodo di accensione separato assegna una bobina di accensione a ciascun cilindro, installata direttamente sulla candela, eliminando così anche il cavo ad alta tensione. Questo metodo di accensione, ottenuto tramite il sensore dell'albero a camme o monitorando la compressione del cilindro per ottenere un'accensione precisa, è adatto a qualsiasi motore con più cilindri, in particolare per i motori con 4 valvole per cilindro. Poiché la combinazione bobina-candela può essere montata al centro del doppio albero a camme in testa (DOHC), lo spazio tra i due cilindri viene sfruttato appieno. Grazie all'eliminazione del distributore e della linea ad alta tensione, la perdita di conduzione di energia e le perdite di carico sono minime, non vi è usura meccanica e la bobina di accensione e la candela di ciascun cilindro sono assemblate insieme. Il pacchetto metallico esterno riduce notevolmente le interferenze elettromagnetiche, garantendo il normale funzionamento del sistema di controllo elettronico del motore.
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