TecniKart: Le accensioni elettroniche

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1 TecniKart: Le accensioni elettroniche Le seguenti note non pretendono essere un corso esaustivo su tutti gli aspetti riguardanti le accensioni elettroniche, ma vogliono fornire un quadro generale e spero comprensibile sugli aspetti principali dei sistemi di accensione elettronica ad oggi in uso sui moderni motori 2T. Le accensioni elettroniche (senza puntine per i profani) che si usano sui motori utilizzati sui kart possono essere analogiche o digitali ma prima di entrare nei dettagli di questi due sistemi bisogna distinguere i due gruppi principali: a Scarica Capacitiva (CDI o Capacitive Discharge Ignition) e a Scarica Induttiva (IDI o Inducting Discharge Ignition). Principi generali. Induttanza e Capacitanza (bobine, condensatori ecc..) Le bobine appartengono ad una categoria di componenti elettronici chiamati "induttori". Quando c'è una corrente in un induttore si crea un campo magnetico e se la corrente nell'induttore aumenta, il campo magnetico si espande mentre se la corrente diminuisce, il campo magnetico si contrae. Conseguentemente, ad ogni variazione di corrente attraverso la bobina si avrà una variazione nel campo elettrico che causerà un voltaggio che si opporrà alla variazione di corrente. Gli induttori quindi permettono il flusso della corrente continua ma si oppongono alla corrente alternata (o alla variazione delle corrente continua). Un induttore immagazzina energia nel campo magnetico generato dalla corrente. Se la corrente attraverso la bobina viene interrotta, il campo magnetico attorno alla bobina collassa rapidamente. Tutta l'energia magnetica E viene quindi liberata attraverso l'avvolgimento generando una corrente ad alta tensione. L'induttanza e la corrente della bobina sono scelte accuratamente in modo da generare un voltaggio compreso tra i 0,000 e i 40,000 V, capace di generare la scintilla tra gli elettrodi della candela. Un condensatore è un componente elettronico in grado di immagazzinare una piccola quantità di corrente. Quando un voltaggio è applicato ad un condensatore, questi si carica creando una differenza di potenziale tra i capi. Quando il voltaggio accumulato nel condensatore eguaglia il voltaggio applicato, il flusso tra le piastre del condensatore stesso si interrompe ed il condensatore rimane carico. Il condensatore si scarica quando gli viene fornito un "sentiero di fuga" e funge da fonte di voltaggio momentanea, generando un flusso di corrente fino alla sua scarica completa. Mentre i sistemi induttivi usano la bobina per immagazzinare l'energia, i sitemi capacitivi utilizzano un condensatore. Il condensatore è caricato con una tensione di V da un apposito circuito di carica. Quando la scintilla è richiesta, il thyristor è attivato e il condensatore si scarica velocemente attraverso il circuito primario della bobina. In un sistema capacitivo (CDI) c'è un'induttanza molto bassa e la scintilla avrà una durata molto breve (c.a. 0,5 ms) con un voltaggio molto alto. Sistemi CDI Una tipica centraline CDI accumula energia per la scintilla in un condensatore all'interno della stessa e, al momento della scarica, arresta il funzionamento del circuito di carica consentendo al condensatore di scaricare rapidamente la corrente accumulata alla bobina che aumenta la tensione, dai V del condensatore

2 stesso, a valori vicini ai 40,000 V nell'avvolgimento secondario per consentire la scintilla tra gli elettrodi della candela e che ha una durata di circa 0,5 ms. Questo permette una maggiore flessibilità dell'accensione e tempi di risposta ridotti che si traducono in un miglioramento delle prestazioni del motore specialmente quando è impiegato a elevati regimi di rotazione. Sistemi IDI Quando la centralina mette in scarica l'avvolgimento primario, la corrente è libera di andarsene dall'avvolgimento primario della bobina in modo da generare un campo magnetico che coinvolge l'avvolgimento secondario, il quale, essendo munito di più spire, produce una tensione di molto maggiore rispetto a quella presente sull'avvolgimento primario e che serve per generare una scintilla tra gli elettrodi della candela della durata di ms. A: schema accensione tipo IDI B: schema accensione tipo CDI I sistemi a scarica capacitiva (CDI) hanno le seguenti caratteristiche: Bassa induttanza (*) della bobina d'accensione (minore innalzamento della tensione perchè si ha un ingresso a 400/600 V). Elevata velocità di scarica. Scintilla di breve durata. Grazie ad una tensione più elevata in ingresso consente l'uso di cavi più lunghi e sottili. Rapido aumento della tensione sul'avvolgimento secondario, con vantaggi di una maggiore precisione e maggiori scariche al secondo. EMI (interferenze elettromagnetiche) limitato da una bassa induttanza e scarica breve. Protezione sul campo magnetico meno importante. Queste carateristiche rendono questi sistemi di scarica preferibili per i motori che richiedono scariche brevi e rapide per via dell'elevato numero di giri (oltre i 0,000). (*) Induttanza (L): proprietà dei circuiti elettrici tale per cui la corrente che li attraversa induce una forza elettromotrice che si oppone alla variazione dell'intensità della corrente stessa. L'unita di misura dell'induttanza è detta Henry, H = Wb/A. I sistemi a scarica induttiva (IDI) hanno le seguenti caratteristiche: Elevata induttanza della bobina d'accensione (elevato innalzamento della tensione causato da un ingresso a 2/24 V). Ridotta velocità della scarica causata dall'elevata induttanza. Scintilla di elevata durata. Richiede cavi più corti e spessi data la bassa tensione in ingresso. EMI molto sensibile per via dell'elevata induttanza e scarica lenta, specialmente nei sistemi di elevate prestazioni. Protezione sul campo magnetico importante. 2

3 Installazione e istruzioni d uso delle accensioni PVL ) Messa a massa e collegamento bobina: Molti problemi di funzionamento derivano da una messa a massa non corretta. Se questa non e eseguita in modo appropriato, l avviamento del motore puo portare a danni anche irreversibili dello statore. Questi danni sono di difficile individuazione e tenderanno a peggiorare nel tempo. Quando si installa un qualsiasi tipo di sistema d accensione, e molto importante che le connessioni di massa siano ben fissate e che le superfici di cntatto siano libere da vernicie, sporco o ruggine. Tutti i fissaggi devono essere su metallo nudo!. Il sistema di accensione deve essere sempre a massa col motore. Essendo l unita bobina-centralina fissta su silentblock 2 (indispensabili per ridurre le sollecitazione e migliorarne la durata) e importante che questa venga messa a massa tramite una treccia di rame () di almeno 4 mm 2 come mostrato in figura. Il cavo di massa della bobina di colore nero (2 in figura ) deve essere altresi messo a massa come mostrato in figura. Senza questa connessione c e il rischio di sovracaricare l accensione con conseguenti danni irreparabili. Figura Attenzione!: non ruotate mai il rotore (ovviamente a impianto d accensione completamente montato sul motore ed a una velocita significativa) senza l utilizzatore finale, la candela, che deve essere sempre ben connessa a massa. Se manca la candela, l impianto di accensione non e correttamente collegato a massa e genera un aquantita di potenziale elettrico che non puo essere scaricato. Questo puo causare la rottura irreversibile del sistema d accensione. Una volta che la bobina e fissata, puo essere collegata con lo statore tramite i due metodi disponibili in funzione del tipo di sistema. I sistemi analogici usano capicorda a forcella e i sistemi digitali tramite connettori stampati. La differenziazione e necessaria in quanto i due sistemi non sono compatibili tra loro. Nell accensione digitale, il cavo rosso in uscita dalla bobina ( in figura 2) dovrebbe essere usato come cavo di stop (cutout switch). Se il cavo rosso e a massa, l accensione e in OFF. Viceversa, se non e connesso il sistema e in modalita ON. Nelle accensioni predisposte con due curve d anticipo, la prima curva e selezionata quando il connettore del cavo verde e collegato a massa. Se questo cavo NON e collegato a massa la seconda curva e quindi selezionata. Figura 2 Nelle accensioni di tipo digitale e necessario usare una pipetta candela del tipo schermato con soppressore da 5 kohm. In alternativa si dovra usare una candela resistiva (vedi articolo sulle candele NGK e Brisk pubblicato sul nostro sito). 2) Settaggio dell anticipo: L anticipo di accensione e inversamente proporzionale al rapporto di compressione del motore. Piu la compressione e alta, meno anticipo e richiesto. Per avere piu potenza in basso si puo anticipare il valore

4 raccomandato, ma piu si anticipa e piu si scalda il motore e si corre il rischio di detonare. Al contrario, ritardandolo si abbassa la temperatura ma si sprecano cavalli. A puro titolo indicativo, i valori di partenza per il settaggio dell anticipo potrebbero essere i seguenti: Motore 60 cc: Accensione Analogica =.4.6 mm Accensione Digitale =.2.4 mm Motore 25 cc: Accensione Analogica =.2.4 mm Accesnione Digitale =.0.2 mm Ovviamente questi valori possono differire notevolmente dipendentemente dal tipo di preparazione del motore e vanno presi come puramente indicativi. Se vogliamo convertire i mm in gradi di anticipo, qui a seguire un breve esempio: 50 cc, corsa 40 mm, L. Biella 80 mm 0 = 0.4 mm 20 =.5 mm 0 =. mm 50 cc, corsa 44 mm, L. Biella 85 mm 0 = 0.4 mm 20 =.6 mm 0 =.6 mm 25 cc, corsa 54 mm, L. Biella 0 mm 0 = 0.5 mm 20 = 2.0 mm 0 = 4.4 mm I due componenti principali per l operazione di messa a punto sono (oltre a un buon comparatore centesimale) il rotore e lo statore. Il rotore e solidale all albero motore nella maggior parte dei casi tramite una chiavetta e un dado di serraggio. Lo statore e solidale al carter motore tramite delle viti di fissaggio. Il gioco nominale tra rotore e statore deve essere di 0,2 mm. Per il settaggio dell anticipo procedere nel seguente modo: Montare un comparatore centesimale nel foro della candela tramite un adattatore appropriato. Individuare il Punto Morto Superiore. Tornare indietro con l albero motore alla distanza richiesta dall anticipo corretto. Ruotare lo statore fino a far coincidere i segni tra statore e rotore (figura ). Nei sistemi analogici PVL quali il o il , quando i segni coincidono significa che quello e il valore massimo dell anticipo dinamico. Nei sistemi digitali quali ad esempio il o il 500- Figura 4 e il diagramma della curva d accensione che determina l anticipo e quindi quel valore va sommato algebricamente a quello della curva. Come vedete dai grafici sottostanti, la curva di anticipo di un accensione analogica (Grafico ) cambia di valori molto piccoli, al massimo di poco piu di, mentre in un accensione digitale (Grafico 2) questa variazione e molto piu ampia: Anticipo Statico = Anticipo Massimo accensione Anticipo Massimo dell Curva. 4

5 anticipo (gradi) curva anticipo accensione giri x 000 Grafico anticipo (gradi) curva anticipo accensione digitale (Vortex) giri x 000 Grafico 2 ) Controlli Alcuni componenti ndlle accensioni PVL possono essere testati tramite un tester digitale (i tester analogici non sono sufficentemente precisi per questo scopo). I componenti devono essere testati a temperatura ambiente. Lasciateli raffreddare prima di provarli. Scollegato il connettore tra statore e modulo CDI e mettete le sonde del tester tra i cavi blu e nero. Nel connettore in uscita da uno statore digitale, sollevare la clip gialla e inserire la sonda nel connettore. Valori di resistenza inferiori o molto piu alti di quelli indicati nella tabella indicano che la unita che si sta controllando e difettosa. Codice Statore 05, 05, 055, 056, 062, 064, 070, 07, 076, 079, 08, 90, 099, 44, 45, 46, 48, 49, 420, 42, 422, 42, 424, 425 0, 068, 074, 075, 077, 086, 4 Valore nominale (misurato con voltaggio DC a 20 C) 50 Ohm ± 0% ( Ohm) 90 Ohm ± 0% ( Ohm) Numero di spire 850 spire 000 spire 5

6 052, 054, 057, 058, 06, 06, 065, 066, 072, 078, 082, 08, 085, 088, 089, 094, 096, 4, 47, Ohm ± 0% ( Ohm) 4000 spire 067, 084, Ohm ± 0% ( Ohm) 087, Ohm ± 0% ( Ohm) 095, 097, 426, Ohm ± 0% ( Ohm) 4250 spire 4500 spire 5000 spire Tabella Testare le bobine direttamente sul cavo candela e non dalla pipetta. Bobina N Valori raccomandati , kohm 5. kohm Tabella 2 6