Pedeorelha | Come funzionano i sistemi di accensione delle automobili

Joseph Norman
0
3154
820

Guarda le foto del motore dell'auto.

Il motore a combustione interna è una macchina straordinaria che si è evoluta per più di 100 anni. Continua ad evolversi man mano che le case automobilistiche riescono a spremere un po 'più di efficienza, o un po' meno di inquinamento, ogni anno che passa. Il risultato è una macchina incredibilmente complicata e sorprendentemente affidabile.

Altri articoli spiegano la meccanica del motore e molti dei suoi sottosistemi, inclusi il sistema di alimentazione, il sistema di raffreddamento, gli alberi a camme, i turbocompressori e gli ingranaggi. Si potrebbe sostenere che il file sistema di accensione è dove tutto si riunisce, con una scintilla perfettamente sincronizzata.

Avanti il prossimo

Quiz sul sistema di accensione
Come funzionano i sistemi di iniezione del carburante
Come funzionano i motori delle automobili

In questo articolo, impareremo a conoscere i sistemi di accensione, a partire dalla fasatura della scintilla. Quindi esamineremo tutti i componenti che servono per produrre la scintilla, comprese candele, bobine e distributori. Infine, parleremo di alcuni dei sistemi più recenti che utilizzano componenti a stato solido invece del distributore.

Il sistema di accensione della tua auto deve funzionare in perfetta armonia con il resto del motore. -L'obiettivo è quello di accendere il carburante esattamente al momento giusto in modo che i gas in espansione possano svolgere la massima quantità di lavoro. Se il sistema di accensione si attiva nel momento sbagliato, la potenza diminuirà e il consumo di gas e le emissioni potranno aumentare.

Quando la miscela aria / carburante nel cilindro brucia, la temperatura aumenta e il carburante viene convertito in gas di scarico. Questa trasformazione fa aumentare drasticamente la pressione nel cilindro e spinge il pistone verso il basso.

Per ottenere la massima coppia e potenza dal motore, l'obiettivo è massimizzare la pressione nel cilindro durante il colpo di potenza. Massimizzare la pressione produrrà anche la migliore efficienza del motore, che si traduce direttamente in una migliore resa chilometrica. Il momento della scintilla è fondamentale per il successo.

C'è un piccolo ritardo dal momento della scintilla al momento in cui la miscela aria / carburante sta bruciando e la pressione nel cilindro raggiunge il suo massimo. Se la scintilla si verifica proprio quando il pistone raggiunge la parte superiore della corsa di compressione, il pistone si sarà già spostato verso il basso per una parte del percorso nella sua corsa di potenza prima che i gas nel cilindro abbiano raggiunto la loro pressione massima.

Per utilizzare al meglio il carburante, la scintilla dovrebbe verificarsi prima che il pistone raggiunga la parte superiore della corsa di compressione, quindi, nel momento in cui il pistone inizia a scendere nella sua corsa di potenza, le pressioni sono sufficientemente alte per iniziare a produrre lavoro utile.

Lavoro = Forza * Distanza

In un cilindro:

Vigore = Pressione * Area del pistone
Distanza = Lunghezza della corsa

Quindi quando parliamo di un cilindro, lavoro = pressione * area pistone * lunghezza corsa. E poiché la lunghezza della corsa e l'area del pistone sono fisse, l'unico modo per massimizzare il lavoro è aumentare la pressione.

La tempistica della scintilla è importante e la tempistica può esserlo Avanzate o ritardato a seconda delle condizioni.

Il tempo impiegato dal carburante per bruciare è pressoché costante. Ma la velocità dei pistoni aumenta all'aumentare della velocità del motore. Ciò significa che più veloce va il motore, prima deve verificarsi la scintilla. Questo è chiamato anticipo di scintilla: Maggiore è la velocità del motore, maggiore è l'avanzamento richiesto.

Altri obiettivi, come minimizzare le emissioni, avere la priorità quando non è richiesta la massima potenza. Ad esempio, ritardando la fasatura della scintilla (spostando la scintilla più vicino alla parte superiore della corsa di compressione), è possibile ridurre le pressioni e le temperature massime dei cilindri. L'abbassamento delle temperature aiuta a ridurre la formazione di ossidi di azoto (NO_X), che sono un inquinante regolamentato. Ritardare il tempismo può anche eliminare i colpi; alcune auto dotate di sensori di battito lo faranno automaticamente.

Successivamente esamineremo i componenti che creano la scintilla.

La candela è al centro delle quattro valvole di ciascun cilindro.

-Il candela è abbastanza semplice in teoria: forza l'elettricità ad arco attraverso una fessura, proprio come un fulmine. L'elettricità deve essere a un voltaggio molto alto per attraversare lo spazio e creare una buona scintilla. La tensione alla candela può essere compresa tra 40.000 e 100.000 volt.

La candela deve avere un passaggio isolato affinché questa alta tensione scenda all'elettrodo, dove può saltare lo spazio e, da lì, essere condotta nel blocco motore e messa a terra. La candela deve anche resistere al calore e alla pressione estremi all'interno del cilindro e deve essere progettata in modo che i depositi degli additivi del carburante non si accumulino sulla candela.

Le candele usano un inserto in ceramica isolare l'alta tensione all'elettrodo, assicurandosi che la scintilla avvenga sulla punta dell'elettrodo e non in qualsiasi altro punto della spina; questo inserto fa il doppio lavoro aiutando a bruciare i depositi. La ceramica è un conduttore di calore piuttosto scadente, quindi il materiale diventa piuttosto caldo durante il funzionamento. Questo calore aiuta a bruciare i depositi dall'elettrodo.

Alcune auto richiedono un spina calda. Questo tipo di spina è progettata con un inserto in ceramica che ha un'area di contatto più piccola con la parte metallica della spina. Ciò riduce il trasferimento di calore dalla ceramica, facendola diventare più calda e quindi bruciando più depositi. Spine fredde sono progettati con più area di contatto, quindi funzionano più freddi.

La differenza tra una candela "calda" e una "fredda" è nella forma della punta in ceramica.

La casa automobilistica selezionerà il giusto tappo termico per ogni auto. Alcune auto con motori ad alte prestazioni generano naturalmente più calore, quindi hanno bisogno di spine più fredde. Se la candela si surriscalda, potrebbe accendere il carburante prima che si accenda la scintilla; quindi è importante attaccare con il giusto tipo di spina per la tua auto.

Successivamente, impareremo a conoscere la bobina che genera il file alte tensioni necessario per creare una scintilla.

La bobina è un dispositivo semplice, essenzialmente un trasformatore ad alta tensione costituito da due bobine di filo. Una bobina di filo è chiamata bobina primaria. Avvolto attorno ad esso c'è il file bobina secondaria. La bobina secondaria ha normalmente centinaia di volte più giri di filo rispetto alla bobina primaria.

La corrente scorre dalla batteria attraverso l'avvolgimento primario della bobina.

La corrente della bobina primaria può essere interrotta improvvisamente dal punti di rottura, o da un dispositivo a stato solido in un'accensione elettronica.

Se pensi che la bobina assomigli a un elettromagnete, hai ragione, ma è anche un induttore. La chiave per il funzionamento della bobina è ciò che accade quando il circuito viene improvvisamente interrotto dai punti. Il campo magnetico della bobina primaria collassa rapidamente. La bobina secondaria è avvolta da un campo magnetico potente e mutevole. Questo campo induce una corrente nelle bobine, una corrente ad altissima tensione (fino a 100.000 volt) a causa del numero di bobine nell'avvolgimento secondario. La bobina secondaria alimenta questa tensione al distributore tramite un filo ad alta tensione molto ben isolato.

Infine, un sistema di accensione necessita di un distributore.

Il distributore gestisce diversi lavori. Il suo primo compito è distribuire l'alta tensione dalla bobina al cilindro corretto. Questo viene fatto da cap e rotore. La bobina è collegata al rotore, che gira all'interno del tappo. Il rotore gira oltre una serie di contatti, un contatto per cilindro. Quando la punta del rotore supera ogni contatto, un impulso ad alta tensione proviene dalla bobina. L'impulso attraversa il piccolo spazio tra il rotore e il contatto (in realtà non si toccano) e poi continua lungo il filo della candela fino alla candela sul cilindro appropriato. Quando esegui una messa a punto, una delle cose che sostituisci sul tuo motore è il tappo e il rotore - questi alla fine si consumano a causa dell'arco. Inoltre, i fili delle candele alla fine si consumano e perdono parte del loro isolamento elettrico. Questa può essere la causa di alcuni misteriosi problemi al motore.

I distributori più vecchi con punti di interruzione hanno un'altra sezione nella metà inferiore del distributore: questa sezione ha il compito di interrompere la corrente alla bobina. Il lato terra della bobina è collegato ai punti dell'interruttore.

Una camma al centro del distributore spinge una leva collegata a uno dei punti. Ogni volta che la camma spinge la leva, apre i punti. Ciò fa sì che la bobina perda improvvisamente la sua massa, generando un impulso ad alta tensione.

I punti controllano anche i tempi della scintilla. Potrebbero avere un file avanzamento del vuoto o a anticipo centrifugo. Questi meccanismi anticipano i tempi in proporzione al carico del motore o alla velocità del motore.

La sincronizzazione della scintilla è così fondamentale per le prestazioni di un motore che la maggior parte delle auto non utilizza i punti. Invece, usano un sensore che indica alla centralina del motore (ECU) la posizione esatta dei pistoni. Il computer del motore controlla quindi un transistor che apre e chiude la corrente alla bobina.

Nella prossima sezione, daremo uno sguardo a un progresso nei moderni sistemi di accensione: l'accensione senza distributore.

Invece di una bobina principale, le accensioni senza distributore hanno una bobina per ciascuna candela, situata direttamente sulla candela stessa.

-In questi ultimi anni, potresti aver sentito parlare di auto che hanno bisogno della loro prima messa a punto a 100.000 miglia. Una delle tecnologie che consente questo lungo intervallo di manutenzione è la accensione senza distributore.

La bobina in questo tipo di sistema funziona allo stesso modo delle bobine più grandi e posizionate centralmente. La centralina motore controlla i transistor che interrompono il lato massa del circuito, che genera la scintilla. Questo dà alla ECU il controllo totale sulla fasatura dell'accensione.

Sistemi come questi hanno alcuni vantaggi sostanziali. In primo luogo, non c'è distributore, che è un articolo che alla fine si logora. Inoltre, non ci sono cavi delle candele ad alta tensione, che si consumano anch'essi. Infine, consentono un controllo più preciso della fasatura dell'accensione, che può migliorare l'efficienza, le emissioni e aumentare la potenza complessiva di un'auto.

Per ulteriori informazioni sui sistemi di accensione e sugli argomenti correlati, consultare i collegamenti nella pagina successiva.