ACCENSIONE ELETTRONICA A SCARICA CAPACITIVA (CDI)

DESCRIZIONE DEL SISTEMA CDI

La scintilla necessaria per accendere la miscela aria- benzina all'interno di un cilindro di un motore e' generata da un apposito circuito. Nel caso di un circuito che utilizza la scarica capacitiva (CDI) lo schema di base può essere riassunto nella figura 1.

Figura 1. Schema a blocchi di un sistema a scarica capacitiva (CDI)

Come si vede dalla figura questo e' costituito da 7 blocchi principiali che di seguito descriveremo.

Generatore HV ( HV supply).

Il modulo HV ha il compito di generare un' alta tensione a partire dalla tensione di alimentazione che e' la batteria a 12V. Questo modulo differisce a seconda del numero dei cilindri del motore. In genere questo modulo e' un convertitore DC/DC che produce un tensione di 100 - 400V. 

Condensatore

Il condensatore e' l'elemento fondamentale del sistema. Nella prima fase del ciclo di accensione questo viene caricato alla tensione prodotta da modulo HV mentre nella seconda fase del ciclo di accensione e' scaricato attraverso il circuito di accensione (switch, coil e candela). Tipicamente il valore del condensatore e' compreso tra 0.47uF e 2µF .

Switch

Il blocco indicato con switch ha il compito di trasferire l'energia, immagazzinata nel condensatore nella prima fase del ciclo di accensione, nell'avvolgimento primario del trasformatore di accensione( coil). In genere questo switch e' realizzato mediante un componente elettronico capace di realizzare la funzione di interruttore con grandi capacità di conduzione di corrente. I componenti usati sono gli SCR ( Silicon Controlled Rectifier) o i TRIAC ( per maggiori informazioni vedere la sezione Tutorial del sito). In genere al componente si associa un diodo per gestire la corrente inversa data la natura induttiva del trasformatore di accensione (ignition coil).

Trasformatore di accensione (Ignition coil)

ll trasformatore di accensione e' un trasformatore elevatore che fornisce l'alta tensione alla candela in modo che questa possa generare la scintilla. Il valore della tensione generata dal secondario del trasformatore e' compresa tra 5 e 20 kV* a seconda delle condizioni di lavoro del motore. 

*L'elevato valore della tensione e' necessario per vincere la rigidità elettrica dell'aria

Sensore ( Sensor)

Per sincronizzare la generazione della scintilla con il motore si utilizza un sensore che informa il modulo CDI che il motore ha raggiunto il punto di scoppio. (raggiungimento del punto morto superiore). A seconda del tipo di motore si possono avere diversi tipi di sensori: switch, sensori ad effetto hall, sensori ottici, etc.

Condizionamento (Conditioning)

L'informazione proveniente dal sensore non e' direttamente utilizzata per attivare lo switch ( SCR /TRIAC) per la scaricare il condensatore. Dovendo tenere conto di alcuni fattori meccanici e' necessario elaborare questo segnale per ottimizzare l'accensione e quindi il rendimento del motore. Durante il condizionamento si realizzano le seguenti funzioni: 

1. ottimizzazione della corrente di attivazione dello SCR in funzione del numero di giri del motore 

2. rimozione e filtraggio degli eventuali impulsi spuri (spike) presenti sul segnale del sensore che potrebbero dare origine a false accensioni. Per motori sofisticati e potenti, calcolo dell'anticipo di accensione ( lead angle).

Questo blocco e' realizzato in diversi modi a seconda della complessità richiesta nell'elaborazione del segnale del sensore. Nel caso di piccoli motori questo e' realizzato con pochi componenti passivi mentre nel caso di motori di automobili si richiede l'ausilio di sistemi a microprocessore per l'elevato numero di operazioni richieste dalla gestione dell'accensione.

La candela ( Spark plug)

La candela e' l'elemento finale della catena di accensione. Dalla qualità della candela dipende la completa combustione della miscela all'interno del cilindro. L'energia che la candela deve fornire alla miscela perché questa si accenda completamente e' stimata intorno al valore di 20 milli joules.