Bobina di accensione.
Con lo sviluppo dei motori a benzina per autoveicoli verso velocità elevate, rapporti di compressione elevati, potenza elevata, bassi consumi di carburante ed emissioni ridotte, i tradizionali dispositivi di accensione non sono 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; migliorare l'energia della bobina di accensione, in modo che la candela possa produrre una scintilla di energia sufficiente, è la condizione fondamentale affinché il dispositivo di accensione si adatti al funzionamento dei motori moderni.
principio
All'interno della bobina di accensione sono generalmente presenti due serie di bobine: la bobina primaria e la bobina secondaria. La bobina primaria utilizza un filo smaltato più spesso, in genere di circa 0,5-1 mm, con circa 200-500 spire; la bobina secondaria utilizza un filo smaltato più sottile, in genere di circa 0,1 mm, con circa 15000-25000 spire. Un'estremità della bobina primaria è collegata all'alimentazione a bassa tensione (+) del veicolo, mentre l'altra estremità è collegata al dispositivo di commutazione (interruttore). Un'estremità della bobina secondaria è collegata alla bobina primaria, mentre l'altra estremità è collegata all'uscita della linea ad alta tensione per erogare l'alta tensione.
Il motivo per cui la bobina di accensione può trasformare la bassa tensione in alta tensione nell'auto è che ha la stessa forma di un normale trasformatore e l'avvolgimento primario ha un rapporto di spire maggiore rispetto all'avvolgimento secondario. Tuttavia, la modalità di funzionamento della bobina di accensione è diversa da quella di un normale trasformatore: la frequenza di lavoro di un normale trasformatore è fissa a 50 Hz, ed è quindi nota come trasformatore di frequenza di rete, mentre la bobina di accensione funziona a impulsi e può essere considerata un trasformatore a impulsi, immagazzinando e rilasciando ripetutamente energia a diverse frequenze in base alla velocità del motore.
Quando l'avvolgimento primario viene alimentato, con l'aumento della corrente si genera attorno ad esso un forte campo magnetico, la cui energia viene immagazzinata nel nucleo di ferro. Quando il dispositivo di commutazione interrompe il circuito dell'avvolgimento primario, il campo magnetico di quest'ultimo si attenua rapidamente e l'avvolgimento secondario rileva un'alta tensione. Quanto più velocemente si attenua il campo magnetico dell'avvolgimento primario, tanto maggiore è la corrente al momento dell'interruzione e tanto maggiore è il rapporto di spire tra i due avvolgimenti, tanto più alta sarà la tensione indotta dall'avvolgimento secondario.
Tipo di bobina
In base al circuito magnetico, le bobine di accensione si dividono in due tipi: a magnete aperto e a magnete chiuso. La bobina di accensione tradizionale è di tipo a magnete aperto: il suo nucleo di ferro è costituito da lamierini di acciaio al silicio da 0,3 mm, attorno ai quali si trovano gli avvolgimenti primario e secondario. La bobina a magnete chiuso utilizza un nucleo di ferro di tipo III attorno all'avvolgimento primario, con l'avvolgimento secondario avvolto esternamente, in modo che le linee di campo magnetico siano formate dal nucleo di ferro. I vantaggi della bobina di accensione a magnete chiuso sono una minore dispersione magnetica, una ridotta perdita di energia e dimensioni compatte; per questo motivo, i sistemi di accensione elettronica utilizzano generalmente bobine di accensione a magnete chiuso.
Accensione a controllo numerico
Nei moderni motori a benzina ad alta velocità, è stato adottato un sistema di accensione controllato da microprocessore, noto anche come sistema di accensione elettronica digitale. Il sistema di accensione è composto da tre parti: un microcomputer (computer), vari sensori e gli attuatori di accensione.
Nei motori moderni, sia il sistema di iniezione della benzina che quello di accensione sono controllati dalla stessa centralina elettronica (ECU), che condivide una serie di sensori. I sensori sono sostanzialmente gli stessi utilizzati nei sistemi di iniezione elettronica della benzina, come ad esempio il sensore di posizione dell'albero motore, il sensore di posizione dell'albero a camme, il sensore di posizione della 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, specifico per l'accensione elettronica (in particolare per i motori con turbocompressore a gas di scarico), in quanto monitora la presenza e l'entità della dedetonazione, fornendo un segnale di feedback alla centralina per anticipare l'accensione, evitando così la dedetonazione e garantendo 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 l'alta tensione, e successivamente il distributore accende la candela di ciascun cilindro in sequenza, secondo la sequenza di accensione. Poiché l'attivazione e la disattivazione della bobina primaria di accensione sono gestite dal circuito di accensione elettronica, il distributore non necessita di un dispositivo di interruzione e svolge unicamente 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 in un motore a 4 cilindri, quando due pistoni si trovano contemporaneamente in prossimità del punto morto superiore (uno in fase di compressione e l'altro in fase di scarico), due candele condividono la stessa bobina di accensione e si accendono nello stesso momento, allora una è un'accensione efficace e l'altra un'accensione inefficace. La prima avviene nella miscela ad alta pressione e bassa temperatura, la seconda nei gas di scarico a bassa pressione e alta temperatura. Pertanto, la resistenza tra gli elettrodi delle due candele è completamente diversa e l'energia generata non è la stessa, con conseguente energia di accensione efficace molto maggiore, che rappresenta circa l'80% dell'energia totale.
Accensione separata
Il metodo di accensione separata assegna una bobina di accensione a ciascun cilindro, e la bobina è installata direttamente sopra la candela, eliminando così anche il cavo ad alta tensione. Questo metodo di accensione si basa sul sensore dell'albero a camme o sul monitoraggio della compressione del cilindro per ottenere un'accensione precisa, ed è adatto a motori con qualsiasi numero di cilindri, in particolare a motori con 4 valvole per cilindro. Poiché il gruppo candela-bobina di accensione può essere montato al centro del doppio albero a camme in testa (DOHC), lo spazio disponibile viene sfruttato al massimo. Grazie all'eliminazione del distributore e del cavo ad alta tensione, le perdite per conduzione e dispersione di energia sono minime, non vi è usura meccanica e la bobina di accensione e la candela di ciascun cilindro sono assemblate insieme, mentre l'involucro metallico esterno riduce notevolmente le interferenze elettromagnetiche, garantendo il normale funzionamento del sistema di controllo elettronico del motore.
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