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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 10,000 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 300-500 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 400-600 V del condensatore
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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 1 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 10,000).
(*) 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, 1H = 1Wb/1A.
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 12/24 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.
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Installazione e istruzioni d’uso delle accensioni PVL
1) 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
2
tramite una treccia di rame (1) di almeno 4 mm come
mostrato in figura 1. Il cavo di massa della bobina di colore
nero (2 in figura 1) 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.
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Figura 1
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.
3
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 (3 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.
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).
Figura 2
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
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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:
Motore 125 cc:
Accensione Analogica = 1.4 – 1.6 mm
Accensione Analogica = 1.2 – 1.4 mm
Accensione Digitale = 1.2 – 1.4 mm
Accesnione Digitale = 1.0 – 1.2 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
10° = 0.4 mm
20° = 1.5 mm
30° = 3.3 mm
50 cc, corsa 44 mm, L. Biella 85 mm
10° = 0.4 mm
20° = 1.6 mm
30° = 3.6 mm
125 cc, corsa 54 mm, L. Biella 110 mm
10° = 0.5 mm
20° = 2.0 mm
30° = 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 3).
Nei sistemi analogici PVL quali il 105 458 o il 479 100,
quando i segni coincidono significa che quello e’ il valore
massimo dell’anticipo dinamico.
Nei sistemi digitali quali ad esempio il 500-106 o il 500- Figura 3
134 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 1) cambia di valori
molto piccoli, al massimo di poco piu’ di 1°, mentre in un’accensione digitale (Grafico 2) questa variazione e’
molto piu’ ampia:
Anticipo Statico = Anticipo Massimo accensione – Anticipo Massimo dell Curva.
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curva anticipo accensione 105-458
anticipo (gradi)
3
2
1
0
-1
0
2
4
-2
6
8
10
12
14
16
18
20
giri x 1000
Grafico 1
35
30
25
20
15
10
5
0
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6.5
7
7.5
8
8.5
9
9.5
10
10.5
11
11.5
12
12.5
13
13.5
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anticipo (gradi)
curva anticipo accensione 500 - 177 digitale (Vortex)
giri x 1000
Grafico 2
3) 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 1 indicano che la unita’ che si sta’
controllando e’ difettosa.
Codice Statore
Valore nominale (misurato con
voltaggio DC a 20°C)
Numero di spire
105, 1051, 1055, 1056, 1062, 1064,
1070, 1071, 1076, 1079, 1081,
1903, 1099, 1414, 1415, 1416,
1418, 1419, 1420, 1421, 1422,
1423, 1424, 1425
50 Ohm ± 10%
1850 spire
1013, 1068, 1074, 1075, 1077,
1086, 1413
90 Ohm ± 10%
(47.5 – 52.5 Ohm)
3000 spire
(84.55 – 93.45 Ohm)
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1052, 1054, 1057, 1058, 1061,
1063, 1065, 1066, 1072, 1078,
1082, 1083, 1085, 1088, 1089,
1094, 1096, 1411, 1417, 1427
171 Ohm ± 10%
1067, 1084, 1098
185 Ohm ± 10%
4000 spire
(162.45 – 179.55 Ohm)
4250 spire
(172.19 – 191.90 Ohm)
1087, 1410
200 Ohm ± 10%
4500 spire
(180 – 220 Ohm)
1095, 1097, 1426, 1429
230 Ohm ± 10%
5000 spire
(216.6 – 239.4 Ohm)
Tabella 1
Testare le bobine direttamente sul cavo candela e non dalla pipetta.
Bobina N°
Valori raccomandati
105-458, 479-100
4.8 kOhm – 5.1 kOhm
Tabella 2
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