L' accensione di una scintilla di accensione del motore , comunemente noto come un motore a benzina, l'accensione è il meccanismo che avvia la combustione del compresso gas della miscela , presente nella camera di combustione di ogni cilindro .
La miscela gas aria- carburante immessa nella camera di combustione per accendersi deve subire un innalzamento di temperatura che consenta di portare una parte della sua massa al di sopra del punto di accensione . Nella maggior parte delle applicazioni, il carburante viene spruzzato e quindi spruzzato da un sistema precedente (iniettori o carburatori). La miscela di aspirazione nei cilindri è quindi una temperatura di accensione di circa 400 ° C .
Sui primi motori, è stata utilizzata una lama di platino riscaldata "al rosso" da un bruciatore. Sui motori moderni , viene utilizzato uno spinterometro elettrico, chiamato candela , che avvia l'accensione della massa gassosa introdotta nella camera di combustione con una scintilla elettrica . L' energia termica dissipata dalla scintilla aumenta la temperatura della massa di gas nelle sue immediate vicinanze in modo tale da provocarne l'accensione, che propaga il suo fronte di fiamma in modo esplosivo al resto della massa di gas. Il calore causato dalla combustione provoca l'espansione (rapida) della massa di gas, che spinge indietro il pistone ( l'unica parete mobile nella camera di combustione) fornendo il momento di coppia del motore. Questo momento di coppia moltiplicato per la frequenza di rotazione del motore produce la potenza meccanica di questo denaro (P mech = C.ω)
La pressione massima interna alla camera di combustione si ha al termine della combustione della miscela di carburante. Per sfruttarla al meglio, la combustione dovrebbe iniziare subito dopo il punto morto superiore (PMS), quando il pistone inizia a scendere. Poiché la combustione non è istantanea, deve iniziare un po 'prima del punto morto superiore (PMS). Questa impostazione dell'anticipo dell'accensione è definita dall'angolo di rotazione dell'albero motore (albero motore), rispetto al punto in cui la scintilla scatta del PMS. Si parla del numero di gradi angolari di anticipo all'accensione rispetto al PMS (" ° prima del PMS ").
Un anticipo di accensione eccessivo provoca pressioni e temperature eccessive nei cilindri. In alcuni casi di funzionamento (ad esempio " punto caldo ", anticipo di accensione eccessivo o compressione / i troppo alta / i) la combustione può avvenire in modo anormale: la miscela aria / carburante si accende spontaneamente ma sporadicamente nei cilindri prima la scintilla dalla candela, oa valle del fronte di fiamma dopo l'accensione e l'inizio della normale combustione. Questo è il fenomeno del " clic ".
Al variare delle condizioni di funzionamento del motore, è necessario adattare costantemente l'anticipo dell'accensione in base ai parametri funzionali del motore (regime motore, riempimento cilindri, temperatura motore e scarico, temperatura dell'aria immessa nei cilindri, presenza o assenza di colpi, altitudine, ecc.)
Calcolo dell'anticipo di accensione:
Angolo =con:
Questa formula matematica è una base teorica che richiede molte ore di prove motore sui banchi per affinare questi valori consentendo valori di coppia, potenza ed efficienza motore ottimali, e soprattutto per adattare i motori al loro finale destinazione (competizione, turismo, nautica da diporto, ecc.).
L'anticipo dell'accensione è stato a lungo regolato manualmente (sulle vetture antecedenti la seconda guerra mondiale), grazie ad una leva posta o sul volante o sul cruscotto. Gli automobilisti dell'epoca erano soliti monitorare "ad orecchio" il funzionamento dei loro motori e utilizzavano l'impostazione dell'anticipo dell'accensione per evitare un cambio di marcia (scomodo ai tempi dei cambi) senza sincronizzatori .
Ci siamo messi in piena avanzata su una strada pianeggiante e abbiamo ridotto l'avanzata attaccando un pendio. Le motociclette hanno anche mantenuto a lungo un sistema di avanzamento manuale (una piccola leva sul manubrio collegata al magnete). Con l'avviamento a pedale , una sottile combinazione di anticipo e impostazioni del carburatore, e talvolta diverse su diversi esemplari dello stesso modello di motocicletta, ha permesso di non affaticare troppo il "calcio" o di evitare un "contraccolpo" potenzialmente pericoloso. . La tradizionalissima azienda inglese Velocette (scomparsa nel 1972) è stata l'ultima a installare in serie un sistema di avanzamento manuale sulle sue grandi macchine sportive Thruxton monocilindriche da 500 Cm3 "per dilettanti esperti" con un temperamento a volte un po 'capriccioso.
Successivamente, l'anticipo di accensione è stata regolata in modo meccanico più o meno fine usando i automatici meccanismi posti sul accenditore : avanzamento vuoto (da un tubo collegato al tubo di aspirazione dopo l'otturatore del carburatore (des) (s)) e anticipo centrifugo ("pesi" guidati dalla forza centrifuga all'interno dell'accenditore stesso).
Oggi i calcoli eseguiti da un computer sono più precisi.
Ciò consente una maggiore affidabilità a lungo termine mediante la scomparsa di elementi meccanici soggetti ad usura, nonché una maggiore precisione di innesco e durata della scintilla per prestazioni ottimali, minori consumi specifici di carburante e una riduzione delle emissioni di gas inquinanti in tutti gli stati di funzionamento del motore .
I produttori a volte utilizzano un unico sistema di accensione per i loro motori, anche se ci sono più cilindri. In questo caso, le scintille vengono distribuite grazie ad un distributore di accensione (a volte chiamato "Delco" in riferimento al primo produttore di questo tipo di dispositivo AC Delco ).
Esistono anche sistemi di accensione che eliminano completamente qualsiasi dispositivo meccanico, come l'accensione indipendente cilindro per cilindro o per gruppo di cilindri. Ad esempio, un motore a tre cilindri può avere tre bobine di accensione (una per cilindro) ciascuna collegata a una candela, rimuovendo così i fili dell'alta tensione. Ciò elimina la necessità di un distributore, ma richiede l'uso di diverse bobine di accensione.
Le motociclette utilizzano spesso bobine a due uscite, consentendo di utilizzare una sola bobina per due cilindri senza la necessità di un distributore / distributore: spara una scintilla in due cilindri contemporaneamente, una delle due che si verifica al momento dello scarico, quindi senza alcun effetto. Parliamo di una "scintilla persa". Questa è anche la soluzione scelta per il motore Citroën 2CV e per tutti i bicilindrici piatti Citroën.
Per le cosiddette accensioni "classiche" che montano vecchie automobili fino al 1990 per la Francia, si tratta molto generalmente di un circuito elettrico alimentato con una tensione di 6 o 12 V DC e che comprende:
Valori fisici usuali per questo tipo di accensione:
Intensità di corrente primaria: 3-4A,
Resistenza del circuito primario: 3-4Ω, resistenza del circuito secondario: 8kΩ,
Tensione del circuito secondario: 15kV.
Capacità del condensatore: 0,20 μF
Bobina di accensione: primaria 300-500 giri, secondaria 18000-25000 giri.
L'accensione classica presenta diversi inconvenienti:
Alla chiusura dell'interruttore mobile, la corrente aumenta parabolicamente nella bobina, da zero ad un massimo determinato dalla resistenza del circuito primario della bobina, fino all'apertura dell'interruttore. L'energia immagazzinata dalla bobina è:
E (t) = 1 ⁄ 2 . L . Io 2 (t)o :
Possiamo vedere che l'energia immagazzinata dalla bobina di accensione diminuirà con il regime del motore: si può dare meno tempo all'aumento di intensità nel circuito elettrico primario al diminuire della durata dei cicli di apertura / chiusura degli interruttori. Mentre la corrente che scorre attraverso la bobina continua a fluire (è un induttore ), carica la capacità parassita dell'induttore e il condensatore aggiuntivo e la tensione aumenta. Il condensatore montato in parallelo all'interruttore serve solo ad assorbire la tensione di guasto che compare all'apertura dell'interruttore. Può raggiungere i 300 V al primario della bobina, che possono corrispondere a 10.000 V al secondario. Questo aumento è estremamente rapido, dell'ordine di 10 µs . Questi 10 kV possono essere sufficienti per creare ai terminali degli elettrodi della candela la scintilla che lì si produce.
Un oscillogramma permette di analizzare il segnale elettrico ai terminali del circuito secondario e di vedere lì le varie fasi successive (altrimenti valide anche nell'ambito del funzionamento degli altri sistemi di accensione o in considerazione della presenza degli interruttori e condensatore del sistema. "classico"):
Rileva errori di asimmetria della camma, errori di regolazione dell'angolo della camma, torsioni dell'interruttore.
OsservazioniUn'accensione elettronica è un'evoluzione della classica accensione a batteria / bobina di un motore a scoppio dove tutto o parte del sistema è stato sostituito da componenti elettronici statici e per alcuni senza usura.
1) Una prima evoluzione dell'accensione convenzionale è stata l'assistenza da parte di un modulo di accensione volto ad eliminare le sue carenze più marcate: il sistema interruttore / condensatore impedendo una corrente primaria sufficientemente elevata, e di conseguenza un'energia secondaria sufficiente su tutto il range di regime del motore.
Questo sistema è stato chiamato " accensione transistorizzata con interruttori " o " elettronica di prima generazione" . Qui l'interruttore è collegato a un modulo dove funge solo da trigger. Ora è attraversata da una corrente di controllo molto più bassa, dell'ordine dei 200 mA. Questa corrente attiverà un transistor di commutazione bloccandolo / sbloccandolo successivamente. La corrente primaria della bobina di accensione verrà interrotta qui quasi istantaneamente. Ne derivano i vantaggi di un'usura nettamente inferiore dei contatti degli interruttori, inutilità del condensatore, una costanza del punto di anticipo migliorata dalla virtuale assenza di tensione dell'induttore ai terminali degli interruttori e una tensione secondaria notevolmente più elevata disponibile a tutte le diete. Gli svantaggi rimangono quelli insiti nel sistema "tutto meccanico": l'usura del toucheau che non mancherà di rovinare la precisione del punto di avanzamento, e del resto del sistema meccanico.
2) Accensioni " transistorizzate induttive o ad effetto Hall " , denominate di seconda generazione: eliminazione completa degli interruttori, del condensatore e delle camme di comando degli interruttori. Il sistema qui è induttivo (generatore di impulsi nell'accenditore o sull'albero motore) o generatore ad effetto Hall, entrambi producono segnali sinusoidali. Questi segnali saranno amplificati da un modulo amplificatore in modo che quest'ultimo riconosca in ogni momento la velocità e la posizione del motore e adatti correttamente il punto di accensione. Questo modulo è anche in grado di interrompere la corrente primaria se si dimentica di spegnere l'accensione ed evita così ogni rischio di surriscaldamento della bobina di accensione ("interruzione della corrente di riposo"). Consente inoltre a una corrente di circa 9A di fluire attraverso il circuito primario. Vantaggi: totale eliminazione dei punti di contatto del circuito primario quindi maggiore usura: maggiore manutenzione; consistenza dei segnali e punto di accensione, angolo camma variabile come calcolato dal modulo in ogni momento, miglioramento percettibile della tensione secondaria disponibile. Inoltre, questo sistema è stato frequentemente accoppiato a una o più bobine di accensione cosiddette “bistatiche” che consentono di fare a meno del distributore di alta tensione e del cablaggio dell'accensione (cosiddetto sistema “a scintilla persa”). Svantaggi: insito nei sistemi precedenti nelle loro componenti meccaniche per i sistemi che li hanno conservati.
3) Le accensioni elettroniche " cartografiche ": si tratta di un microprocessore che qui ha in memoria una cartografia tridimensionale di anticipo all'accensione. A seconda della velocità del motore e della depressione prevalente nel collettore di aspirazione (parametri di input in mappa), il sistema adatta un punto di anticipo dell'accensione in modo molto preciso. In questo sistema è stato persino incorporato un sensore di detonazione e temperatura del liquido di raffreddamento del motore per ulteriori chiarimenti e correzioni. Con questo sistema: eliminazione completa del sistema a bassa tensione, maggiore precisione dell'anticipo dell'accensione, integrazione di ulteriori parametri correttivi, risparmio di carburante, avviamento soddisfacente con qualsiasi condizione atmosferica e nessuna manutenzione se non possibile. Sia con il suo invecchiamento, il tubo del vuoto che collega l'aspirazione collettore alla capsula pneumatica. Come per il sistema precedente, su alcuni sistemi è stata sviluppata una soppressione della distribuzione dinamica dell'alta tensione per migliorare l'affidabilità e la precisione.
4) Infine: i sistemi di accensione attuali: integrano da diversi anni molti parametri aggiuntivi attraverso il multiplexing. Questi sono i sistemi dove sono possibili i multi-combustibili (benzina e bioetanolo), così come la considerazione dell'inquinamento, la temperatura dei gas di scarico, lo stile di guida di un autoveicolo, ecc. Ad oggi, i sistemi di accensione dei veicoli automobilistici hanno completamente abbandonato tutti i dispositivi dinamici o soggetti ad usura. I danni non sono più dovuti a guasti di componenti elettronici, computer, sovratensioni, vari problemi elettrici o interruzioni di corrente / terra che compromettono il funzionamento di tali sistemi integrati in altri gruppi e capaci di autodiagnosi.
C'è anche un altro sistema di accensione, il sistema "CDI" più raramente montato sui veicoli a motore (Porsche ha utilizzato questa tecnologia, tra gli altri).
Vedi accensione a scarica capacitiva .