La funzione e il principio della bobina di accensione
La bobina di accensione di un'auto è un componente fondamentale del sistema di accensione.
La bobina di accensione di un'auto è principalmente responsabile della conversione della bassa tensione (solitamente 12 volt) fornita dalla batteria del veicolo in alta tensione (solitamente decine di migliaia di volt) per generare una scintilla che accende la miscela di carburante nei cilindri del motore. La bobina di accensione funziona in base al principio dell'induzione elettromagnetica, convertendo l'elettricità a bassa tensione in elettricità ad alta tensione per garantire il normale funzionamento e la combustione regolare del motore. La bobina di accensione di un'auto è composta principalmente dalla bobina di accensione e dal dispositivo di commutazione.
Il motivo per cui la bobina di accensione può convertire l'elettricità a bassa tensione del veicolo in alta tensione è che ha la stessa forma di un comune trasformatore e il rapporto di spire tra la bobina primaria e quella secondaria è elevato. Tuttavia, il funzionamento della bobina di accensione è diverso da quello di un comune trasformatore. Un comune trasformatore funziona in modo continuo, mentre la bobina di accensione funziona in modo intermittente. Immagazzina e rilascia ripetutamente energia a frequenze diverse in base alle diverse velocità del motore.
Quando la bobina primaria è collegata all'alimentatore, all'aumentare della corrente si genera un forte campo magnetico attorno ad essa, e il nucleo di ferro immagazzina l'energia del campo magnetico. Quando il dispositivo di commutazione disconnette il circuito della bobina primaria, il campo magnetico della bobina primaria decade rapidamente e una tensione molto elevata viene indotta nella bobina secondaria. 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 spire delle due bobine, tanto maggiore è la tensione indotta dalla bobina secondaria.
Le bobine di accensione sono classificate in due tipi in base ai loro circuiti magnetici: tipo magnetico aperto e tipo magnetico chiuso.
Bobina di accensione a circuito magnetico aperto
La bobina di accensione a circuito aperto ha generalmente una struttura a forma di scatola metallica. È composta da diversi fogli di acciaio al silicio impilati insieme per formare un nucleo a forma di asta, con la bobina secondaria e la bobina primaria avvolte rispettivamente all'esterno del nucleo. La bobina secondaria ha un diametro del filo di 0,05-1 mm (filo smaltato), con 20.000-30.000 spire. Il diametro del filo della bobina primaria è di 0,5-1 mm. Ha uno spessore di 0,0 mm, più spesso della bobina secondaria, e ha solo 150-300 spire. La bobina primaria è avvolta all'esterno della bobina secondaria, quindi la variazione del flusso magnetico generata dalla bobina secondaria è esattamente la stessa di quella della bobina primaria. Le direzioni di avvolgimento della bobina primaria e della bobina secondaria sono le stesse. L'estremità iniziale della bobina secondaria è collegata al connettore di uscita ad alta tensione e la sua estremità è collegata all'estremità iniziale della bobina primaria e al terminale "+" dell'alloggiamento. L'estremità della bobina primaria è collegata al terminale "I" dell'alloggiamento e al collettore del transistor di potenza all'interno dell'accenditore. L'accenditore controlla l'accensione e lo spegnimento della corrente nella bobina primaria.
Bobina di accensione a circuito magnetico chiuso
Il nucleo di una bobina di accensione a circuito magnetico chiuso è racchiuso in un contenitore e tutto il flusso magnetico passa attraverso il suo interno. La permeabilità magnetica del nucleo è circa diecimila volte quella dell'aria. Pertanto, affinché una bobina di accensione a circuito magnetico aperto raggiunga lo stesso flusso magnetico di una bobina di accensione a circuito magnetico chiuso, la sua bobina primaria deve avere una fem magnetica relativamente elevata (ampere-spire). Pertanto, è necessario adottare bobine primarie con più spire e diametri di filo maggiori. Il numero di spire nella bobina primaria è elevato. Per ottenere lo stesso rapporto di spire, è necessario aumentare anche il numero di spire nella bobina secondaria. Pertanto, la miniaturizzazione della bobina di accensione a circuito aperto è impossibile. Al contrario, una bobina di accensione a circuito magnetico chiuso, grazie alla sua bassa resistenza magnetica, può ridurre efficacemente la fem magnetica della bobina e miniaturizzare la bobina di accensione. Attualmente, la bobina di accensione a circuito magnetico chiuso è stata notevolmente miniaturizzata e può essere combinata con l'accenditore come un unico elemento, o persino integrata con la candela. Accende il gas compresso infiammabile nel cilindro attraverso la candela. La bobina di accensione tradizionale è di tipo aperto-magnetico. Il suo nucleo è realizzato impilando lamiere di acciaio al silicio spesse circa 0,3 millimetri, attorno alle quali sono avvolte le bobine primaria e secondaria. Il tipo chiuso-magnetico utilizza un nucleo di ferro di tipo III per avvolgere la bobina primaria, per poi avvolgere la bobina secondaria all'esterno. Le linee del campo magnetico formano un circuito magnetico chiuso tramite il nucleo di ferro. I vantaggi della bobina di accensione chiusa-magnetica sono minori perdite magnetiche, minori perdite di energia e dimensioni ridotte. Pertanto, la bobina di accensione chiusa-magnetica è ampiamente utilizzata nei sistemi di accensione elettronica.
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