Sistema di accensione senza contatto
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Il sistema di accensione di un'auto è necessario per accendere la miscela aria-carburante che è entrata nel cilindro del motore. Viene utilizzato nelle unità di potenza che funzionano a benzina o gas. I motori diesel hanno un principio di funzionamento diverso. Usano esclusivamente iniezione diretta di carburante (per altre modifiche ai sistemi di alimentazione, leggere qui).
In questo caso, una porzione di aria fresca viene compressa nel cilindro, che in questo caso si riscalda fino alla temperatura di accensione del gasolio. Nel momento in cui il pistone raggiunge il punto morto superiore, l'elettronica spruzza il carburante nel cilindro. Sotto l'influenza dell'alta temperatura, la miscela si accende. Nelle auto moderne con un tale propulsore, viene spesso utilizzato un sistema di alimentazione di tipo CommonRail, che fornisce diverse modalità di combustione del carburante (è descritto in dettaglio in un'altra recensione).
Il lavoro dell'unità a benzina viene svolto in modo diverso. Nella maggior parte delle modifiche, a causa del basso numero di ottani (cosa è e come viene determinato, viene descritto qui) la benzina si accende a temperature più basse. Sebbene molte auto premium possano essere dotate di propulsori a iniezione diretta che funzionano a benzina. Affinché la miscela di aria e benzina si accenda con meno compressione, un tale motore funziona in combinazione con un sistema di accensione.
Indipendentemente da come vengono implementate l'iniezione di carburante e il design del sistema, gli elementi chiave nella SZ sono:
- Bobina di accensione (nei modelli di auto più moderni potrebbero essercene diversi), che crea una corrente ad alta tensione;
- Candele (fondamentalmente una candela si basa su un cilindro), a cui viene fornita l'elettricità al momento giusto. Si forma una scintilla che accende il VTS nel cilindro;
- Distributore. A seconda del tipo di impianto, può essere meccanico o elettronico.
Se tutti i sistemi di accensione sono divisi in tipi, ce ne saranno due. Il primo è il contatto. Abbiamo già parlato di lei in una recensione separata... Il secondo tipo è senza contatto. Ci concentreremo solo su questo. Discuteremo di quali elementi è composto, come funziona e anche che tipo di malfunzionamenti ci sono in questo sistema di accensione.
Cos'è un sistema di accensione per auto senza contatto
Sui veicoli più vecchi, viene utilizzato un sistema in cui la valvola è del tipo a transistor di contatto. Quando in un certo momento i contatti sono collegati, il circuito corrispondente della bobina di accensione si chiude e si forma un'alta tensione, che, a seconda del circuito chiuso (il coperchio del distributore è responsabile di questo - leggi a riguardo qui) va alla candela corrispondente.
Nonostante il funzionamento stabile di una tale SZ, nel tempo ha dovuto essere modernizzata. La ragione di ciò è l'incapacità di aumentare l'energia richiesta per accendere il VST nei motori più moderni con una maggiore compressione. Inoltre, ad alte velocità, la valvola meccanica non fa fronte al suo compito. Un altro svantaggio di un tale dispositivo è l'usura dei contatti dell'interruttore-distributore. Per questo motivo, è impossibile mettere a punto e mettere a punto la fasatura dell'accensione (prima o dopo) a seconda della velocità del motore. Per questi motivi, il tipo di contatto SZ non viene utilizzato sulle auto moderne. Invece, è installato un analogo senza contatto e un sistema elettronico è venuto a sostituirlo, su cui leggere in modo più dettagliato qui.
Questo sistema differisce dal suo predecessore in quanto in esso il processo di formazione di una scarica elettrica alle candele non è più fornito da un tipo meccanico, ma da un tipo elettronico. Consente di regolare una volta la fasatura dell'accensione e di non cambiarla praticamente durante l'intera vita utile del gruppo motore.
Grazie all'introduzione di più elettronica, il sistema di contatto ha ricevuto una serie di miglioramenti. Ciò consente di installarlo sui classici, in cui è stato precedentemente utilizzato il KSZ. Il segnale per la formazione di un impulso ad alta tensione ha un tipo di formazione induttivo. A causa della manutenzione economica e dell'economia, BSZ dimostra una buona efficienza sui motori atmosferici con un volume ridotto.
A cosa serve e come accade
Per capire perché il sistema di contatto doveva essere cambiato in uno senza contatto, tocciamo un po 'il principio di funzionamento di un motore a combustione interna. Una miscela di benzina e aria viene fornita alla corsa di aspirazione quando il pistone si sposta al punto morto inferiore. La valvola di aspirazione si chiude quindi e inizia la corsa di compressione. Affinché il motore raggiunga la massima efficienza, è estremamente importante determinare il momento in cui è necessario inviare un segnale per generare un impulso ad alta tensione.
Nei sistemi di contatto nel distributore, durante la rotazione dell'albero, vengono chiusi / aperti i contatti dell'interruttore, responsabili del momento di accumulo di energia nell'avvolgimento di bassa tensione e della formazione di corrente ad alta tensione. Nella versione senza contatto, questa funzione è assegnata al sensore di Hall. Quando la bobina ha formato una carica, quando il contatto del distributore è chiuso (nel coperchio del distributore), questo impulso va lungo la linea corrispondente. In modalità normale, questo processo richiede tempo sufficiente affinché tutti i segnali vadano ai contatti del sistema di accensione. Tuttavia, quando la velocità del motore aumenta, il distributore classico inizia a funzionare in modo instabile.
Questi svantaggi includono:
- A causa del passaggio di corrente ad alta tensione attraverso i contatti, iniziano a bruciare. Ciò porta al fatto che il divario tra loro aumenta. Questo malfunzionamento modifica la fasatura dell'accensione (fasatura dell'accensione), che influisce negativamente sulla stabilità del propulsore, rendendolo più vorace, poiché il guidatore deve premere più spesso il pedale dell'acceleratore sul pavimento per aumentare il dinamismo. Per questi motivi il sistema necessita di una manutenzione periodica.
- La presenza di contatti nel sistema limita la quantità di corrente ad alta tensione. Affinché la scintilla sia "più grassa", non sarà possibile installare una bobina più efficiente, poiché la capacità di trasmissione del KSZ non consente di applicare una tensione maggiore alle candele.
- Quando la velocità del motore aumenta, i contatti del distributore non si limitano a chiudersi e ad aprirsi. Cominciano a sbattere l'uno contro l'altro, il che provoca un tintinnio naturale. Questo effetto porta all'apertura / chiusura incontrollata dei contatti, che influisce anche sulla stabilità del motore a combustione interna.
La sostituzione dei contatti del distributore e dell'interruttore con elementi semiconduttori che operano in modalità senza contatto ha contribuito ad eliminare parzialmente questi malfunzionamenti. Questo sistema utilizza un interruttore che controlla la bobina in base ai segnali ricevuti da un interruttore di prossimità.
Nel design classico, l'interruttore è progettato come un sensore Hall. Puoi leggere di più sulla sua struttura e sul principio di funzionamento. in un'altra recensione... Tuttavia, ci sono anche opzioni induttive e ottiche. Nel "classico", viene stabilita la prima opzione.
Dispositivo di accensione senza contatto
Il dispositivo BSZ è quasi identico all'analogo di contatto. Un'eccezione è il tipo di interruttore e valvola. Nella maggior parte dei casi, come interruttore è installato un sensore magnetico che opera sull'effetto Hall. Inoltre apre e chiude il circuito elettrico, generando i corrispondenti impulsi di bassa tensione.
L'interruttore a transistor risponde a questi impulsi e commuta gli avvolgimenti della bobina. Inoltre, la carica di alta tensione va al distributore (lo stesso distributore, in cui, per la rotazione dell'albero, i contatti di alta tensione del cilindro corrispondente vengono alternativamente chiusi / aperti). Grazie a ciò, viene fornita una formazione più stabile della carica richiesta senza perdite ai contatti dell'interruttore, poiché sono assenti in questi elementi.
In generale, il circuito di un sistema di accensione senza contatto è costituito da:
- Alimentazione (batteria);
- Gruppo di contatti (blocchetto di accensione);
- Sensore di impulsi (svolge la funzione di un interruttore automatico);
- Interruttore a transistor che commuta gli avvolgimenti di cortocircuito;
- Bobine di accensione, in cui, per l'azione dell'induzione elettromagnetica, una corrente di 12 volt viene convertita in energia, che è già decine di migliaia di volt (questo parametro dipende dal tipo di SZ e dalla batteria);
- Distributore (in BSZ, il distributore è in qualche modo modernizzato);
- Cavi ad alta tensione (un cavo centrale è collegato alla bobina di accensione e al contatto centrale del distributore, e 4 vanno già dal coperchio del distributore al candelabro di ciascuna candela);
- Candele di accensione.
Inoltre, per ottimizzare il processo di accensione del VTS, il sistema di accensione di questo tipo è dotato di un regolatore centrifugo UOZ (funziona a velocità maggiori), nonché di un regolatore del vuoto (attivato quando il carico sull'unità di potenza aumenta).
Consideriamo su quale principio funziona BSZ.
Il principio di funzionamento del sistema di accensione senza contatto
Il sistema di accensione si avvia girando la chiave nella serratura (si trova sul piantone dello sterzo o accanto ad essa). In questo momento, la rete di bordo è chiusa e la corrente viene fornita alla bobina dalla batteria. Affinché l'accensione inizi a funzionare, è necessario far ruotare l'albero motore (attraverso la cinghia di distribuzione, è collegato al meccanismo di distribuzione del gas, che a sua volta ruota l'albero del distributore). Tuttavia, non ruoterà finché la miscela aria / carburante non viene accesa nei cilindri. È disponibile un dispositivo di avviamento per avviare tutti i cicli. Abbiamo già discusso di come funziona. in un altro articolo.
Durante la rotazione forzata dell'albero motore, e con esso l'albero a camme, ruota l'albero del distributore. Il sensore Hall rileva il momento in cui è necessaria una scintilla. In questo momento, viene inviato un impulso all'interruttore, che spegne l'avvolgimento primario della bobina di accensione. A causa della forte scomparsa della tensione nell'avvolgimento secondario, si forma un raggio ad alta tensione.
Poiché la bobina è collegata da un filo centrale al tappo del distributore. Ruotando, l'albero distributore fa ruotare contemporaneamente il cursore, che collega alternativamente il contatto centrale con i contatti della linea di alta tensione che va ad ogni singolo cilindro. Al momento della chiusura del contatto corrispondente, il raggio di alta tensione va a una candela separata. Tra gli elettrodi di questo elemento si forma una scintilla che accende la miscela aria-carburante compressa nel cilindro.
Non appena il motore si avvia, non è più necessario che il motorino di avviamento funzioni, è necessario aprire i suoi contatti rilasciando la chiave. Con l'aiuto di un meccanismo a molla di ritorno, il gruppo di contatti torna alla posizione di accensione. Quindi il sistema funziona in modo indipendente. Tuttavia, dovresti prestare attenzione a un paio di sfumature.
La particolarità del funzionamento di un motore a combustione interna è che il VTS non si brucia istantaneamente, altrimenti, a causa della detonazione, il motore si guasterebbe rapidamente e per farlo occorrono diversi millisecondi. Diverse velocità dell'albero motore possono far partire l'accensione troppo presto o troppo tardi. Per questo motivo la miscela non deve essere accesa contemporaneamente. In caso contrario, l'unità si surriscalda, perde potenza, si verificherà un funzionamento instabile o si verificherà una detonazione. Questi fattori si manifestano a seconda del carico sul motore o della velocità dell'albero motore.
Se la miscela aria-carburante si accende presto (angolo ampio), i gas in espansione impediranno al pistone di muoversi durante la corsa di compressione (in questo processo, questo elemento supera già una seria resistenza). Un pistone con un'efficienza inferiore eseguirà una corsa di lavoro, poiché una parte significativa dell'energia dal VTS in fiamme è già stata spesa per la resistenza alla corsa di compressione. Per questo motivo, la potenza dell'unità diminuisce e alle basse velocità sembra "soffocare".
D'altra parte, dare fuoco alla miscela in un momento successivo (angolo piccolo) porta al fatto che si brucia per tutta la corsa di lavoro. Per questo motivo, il motore si riscalda di più e il pistone non rimuove la massima efficienza dall'espansione dei gas. Per questo motivo, l'accensione ritardata riduce notevolmente la potenza dell'unità e la rende anche più vorace (per garantire un movimento dinamico, il guidatore dovrà premere più forte il pedale dell'acceleratore).
Per eliminare tali effetti collaterali, ogni volta che si modifica il carico sul motore e la velocità dell'albero motore, è necessario impostare una fasatura di accensione diversa. Nelle auto più vecchie (quelle che non utilizzavano nemmeno un distributore), era installata una leva speciale per questo scopo. L'impostazione dell'accensione richiesta è stata eseguita manualmente dal conducente stesso. Per rendere automatico questo processo, gli ingegneri hanno sviluppato un regolatore centrifugo. È installato nel distributore. Questo elemento è un peso caricato a molla associato alla piastra di base dell'interruttore. Più alti sono i giri dell'albero, più i pesi divergono e più questa piastra gira. Grazie a ciò, si verifica una correzione automatica del momento di disconnessione dell'avvolgimento primario della bobina (aumento dell'SPL).
Più forte è il carico sull'unità, più i suoi cilindri sono riempiti (più viene premuto il pedale dell'acceleratore e un volume maggiore di VTS entra nelle camere). Per questo motivo, la combustione di una miscela di carburante e aria avviene più rapidamente, come con la detonazione. Affinché il motore possa continuare a produrre la massima efficienza, la fasatura dell'accensione deve essere regolata verso il basso. A tale scopo, sul distributore è installato un regolatore del vuoto. Reagisce al grado di vuoto nel collettore di aspirazione e di conseguenza regola l'accensione in base al carico sul motore.
Condizionamento del segnale del sensore di Hall
Come abbiamo già notato, la differenza fondamentale tra un sistema senza contatto e un sistema di contatto è la sostituzione di un interruttore con contatti con un sensore magnetoelettrico. Alla fine del XIX secolo, il fisico Edwin Herbert Hall fece una scoperta, sulla base della quale funziona il sensore con lo stesso nome. L'essenza della sua scoperta è la seguente. Quando un campo magnetico inizia ad agire su un semiconduttore lungo il quale scorre una corrente elettrica, in esso appare una forza elettromotrice (o tensione trasversale). Questa forza può essere solo tre volt inferiore alla tensione principale che agisce sul semiconduttore.
Il sensore Hall in questo caso è costituito da:
- Magnete permanente;
- Piastra semiconduttrice;
- Microcircuiti montati su piastra;
- Uno schermo cilindrico in acciaio (otturatore) montato sull'albero del distributore.
Il principio di funzionamento di questo sensore è il seguente. Mentre l'accensione è attiva, una corrente fluisce attraverso il semiconduttore fino all'interruttore. Il magnete si trova all'interno dello scudo in acciaio, che ha una fessura. Una piastra semiconduttrice è installata di fronte al magnete all'esterno dell'otturatore. Quando, durante la rotazione dell'albero distributore, il taglio dello schermo si trova tra la piastra e il magnete, il campo magnetico agisce sull'elemento adiacente e in esso si genera una sollecitazione trasversale.
Non appena lo schermo gira e il campo magnetico smette di agire, la tensione trasversale scompare nel wafer semiconduttore. L'alternanza di questi processi genera corrispondenti impulsi a bassa tensione nel sensore. Vengono inviati allo switch. In questo dispositivo, tali impulsi vengono convertiti in una corrente dell'avvolgimento di cortocircuito primario, che commuta questi avvolgimenti, grazie ai quali viene generata una corrente ad alta tensione.
Malfunzionamenti nel sistema di accensione senza contatto
Nonostante il fatto che il sistema di accensione senza contatto sia una versione evolutiva di quello a contatto e gli svantaggi della versione precedente siano eliminati, non ne è completamente privo. Nella BSZ sono presenti anche alcuni malfunzionamenti caratteristici del contatto SZ. Eccone alcuni:
- Guasto delle candele (per come controllarle, leggere separatamente);
- Rottura del cablaggio dell'avvolgimento nella bobina di accensione;
- I contatti sono ossidati (e non solo i contatti del distributore, ma anche i fili dell'alta tensione);
- Violazione dell'isolamento di cavi esplosivi;
- Difetti nell'interruttore a transistor;
- Funzionamento errato dei regolatori di vuoto e centrifughi;
- Rottura del sensore di Hall.
Sebbene la maggior parte dei malfunzionamenti siano il risultato della normale usura, spesso si verificano anche a causa della negligenza dell'automobilista stesso. Ad esempio, un conducente può rifornire l'auto con carburante di bassa qualità, violare il programma di manutenzione ordinaria o, per risparmiare denaro, eseguire la manutenzione presso stazioni di servizio non qualificate.
Di non poca importanza per il funzionamento stabile del sistema di accensione, oltre che non solo per quello senza contatto, è la qualità dei materiali di consumo e delle parti che vengono installate quando vengono sostituite quelle guaste. Un altro motivo per i guasti BSZ sono le condizioni meteorologiche negative (ad esempio, fili esplosivi di bassa qualità possono perforare durante forti piogge o nebbia) o danni meccanici (spesso osservati durante riparazioni imprecise).
I segni di una SZ difettosa sono il funzionamento instabile dell'unità di potenza, la complessità o addirittura l'impossibilità di avviarlo, la perdita di potenza, l'aumento della gola, ecc. Se ciò accade solo quando c'è un aumento dell'umidità all'esterno (nebbia pesante), è necessario prestare attenzione alla linea ad alta tensione. I fili non devono essere bagnati.
Se il motore è instabile al minimo (mentre l'impianto di alimentazione funziona correttamente), ciò potrebbe indicare un danno al coperchio del distributore. Un sintomo simile è un guasto dell'interruttore o del sensore Hall. Un aumento del consumo di benzina può essere associato a un guasto dei regolatori del vuoto o centrifughi, nonché a un funzionamento errato delle candele.
È necessario cercare i problemi nel sistema nella seguente sequenza. Il primo passo è determinare se viene generata una scintilla e quanto è efficace. Svitiamo la candela, mettiamo il candeliere e proviamo ad avviare il motore (l'elettrodo di massa, laterale, deve essere appoggiato al corpo motore). Se è troppo sottile o per niente, ripeti la procedura con una nuova candela.
Se non ci sono scintille, è necessario controllare la linea elettrica per interruzioni. Un esempio di ciò sarebbero i contatti dei fili ossidati. Separatamente, va ricordato che il cavo ad alta tensione deve essere asciutto. In caso contrario, la corrente ad alta tensione potrebbe attraversare lo strato isolante.
Se la scintilla è scomparsa solo su una candela, si è verificato uno spazio vuoto nell'intervallo dal distributore a NO. La completa assenza di scintille in tutti i cilindri può indicare una perdita di contatto sul filo centrale che va dalla bobina al coperchio del distributore. Un malfunzionamento simile può essere il risultato di un danno meccanico al tappo del distributore (crepa).
Vantaggi dell'accensione senza contatto
Se parliamo dei vantaggi di BSZ, quindi, rispetto al KSZ, il suo principale vantaggio è che, a causa dell'assenza di contatti dell'interruttore, fornisce un momento di formazione di scintille più preciso per l'accensione della miscela aria-carburante. Questo è precisamente il compito principale di qualsiasi sistema di accensione.
Altri vantaggi della SZ considerata includono:
- Minore usura degli elementi meccanici dovuta al fatto che ce ne sono meno nel suo dispositivo;
- Momento di formazione più stabile di un impulso ad alta tensione;
- Regolazione più accurata dell'UOZ;
- A regimi elevati il sistema mantiene la sua stabilità per l'assenza di tintinnio dei contatti dell'interruttore, come nella KSZ;
- Regolazione più precisa del processo di accumulo di carica nell'avvolgimento primario e controllo dell'indicatore di tensione primaria;
- Consente di formare una tensione maggiore sull'avvolgimento secondario della bobina per una scintilla più potente;
- Minore perdita di energia durante il funzionamento.
Tuttavia, i sistemi di accensione senza contatto non sono privi di inconvenienti. Lo svantaggio più comune è il guasto degli interruttori, soprattutto se realizzati secondo il vecchio modello. Anche i guasti da cortocircuito sono comuni. Per eliminare questi svantaggi, si consiglia agli automobilisti di acquistare modifiche migliorate di questi elementi, che hanno una vita lavorativa più lunga.
In conclusione, offriamo un video dettagliato su come installare un sistema di accensione senza contatto:
Domande e risposte:
Quali sono i vantaggi di un sistema di accensione senza contatto? Non vi è alcuna perdita di contatto dell'interruttore/distributore a causa di depositi di carbonio. In un tale sistema, una scintilla più potente (il carburante brucia in modo più efficiente).
Quali sono i sistemi di accensione? Contatto e non contatto. Il contatto può contenere un interruttore meccanico o un sensore di Hall (distributore - distributore). In un sistema senza contatto, c'è un interruttore (sia un interruttore che un distributore).
Come collegare correttamente la bobina di accensione? Il filo marrone (proveniente dal commutatore di accensione) è collegato al terminale +. Il filo nero si trova sul contatto K. Il terzo contatto nella bobina è ad alta tensione (va al distributore).
Come funziona il sistema di accensione elettronica? Una corrente a bassa tensione viene fornita all'avvolgimento primario della bobina. Il sensore di posizione dell'albero motore invia un impulso alla ECU. L'avvolgimento primario è spento e nel secondario viene generata un'alta tensione. In base al segnale della ECU, la corrente va alla candela desiderata.
