IT9083466A1

IT9083466A1 - Accensione elettronica per motori a combustione interna

Info

Publication number: IT9083466A1
Application number: IT083466A
Authority: IT
Inventors: Gianni Regazzi; Gianni Venturoli
Original assignee: Ducati Energia Spa
Priority date: 1990-09-07
Filing date: 1990-09-07
Publication date: 1992-03-07
Also published as: DE69132437T2; DE69132437D1; WO1992004540A1; AU8315891A; EP0500830A1; ATE196792T1; IT9083466A0; ES2152219T3; EP0500830B1; IT1244585B

Description

Titolo: ACCENSIONE ELETTRONCA PER MOTORI COMBUSTIONE INTERNA

DESCRIZIONE

II presente trovato ha per oggetto una accensione elettronica per motori a combustione interna

L'invenzione viene parlicolarm ente seppur non esclusivamente applicala come sistema di accensione nei motori a combustione interna ciclo OTTO di piccola dimensione a due tempi, particolarmente per motociclette e ciclomotori, non é esclusa l'applicazione per piccoli motori a combustione interna per altre destinazioni, come motoseghe, decespuglialori, motofalciatrici, generatori portatili, ecc.

Le accensioni elettroniche dei motori a combustione interna in questi settori si dividono sostanzialmente in due grandi famiglie: accensioni a scarica capacitiva ed accensioni a scarica induttiva a seconda che si utilizzi l'energia immagazzinata da un condensatore oppure da un'induttanza.

Detti gruppi si distinguono anche per caratteristiche c prestazioni molto diverse le une dalle altre.

Le accensioni a scarica capacitiva, potendo disporre di correnti di scintilla più elevate e dì alte tensioni con fronti di salila più veloci, sono particolarmente utilizzate nei motori dove si garantisce un buon avviamento, nonostante i problemi di imbrattamento delle candele (causali ad esempio, dall'olio presente nella miscela dei motori due tempi).

Le accensioni a scarica induttiva, potendo disporre di durale di scintilla più lunghe, sono particolarmente utilizzate nei motori dove si ha la necessità di rispettare leggi aniiinquinamcnio, che impongono miscele aria-benzina particolarmente magre, limitando la fuoriuscita di idrocarburi incombusti.

L'accensione elettronica "ideale" è allora quella che pur disponendo di potenze di picco elevate e di alle tensioni con fronti di salita veloci abbia anche elevate durate di scintilla.

A questi risultati si c giunti con la soluzione circuitale come rivendicalo consistente in un sistema di accensione a scarica capacitiva per motori a combustione interna, associabile ad un volano generatore di energia elettrica, che utilizza un organo di scarica (ad esempio un SCR) di mezzi capacitivi od altri equivalenti per generare una scintilla in una corrispondente candela di accensione, caratterizzato dal fatto che ravvolgimento secondario ha un capo elettricamente collegato alla/e bobina/e di alimentazione di detto generatore ed un capo collegato alla candela di accensione in modo che:

- prima si abbia una scintilla sulla candela di accensione dovuta alla scarica di detti mezzi capacitivi sul'avvolgimento primario induccndo tensioni ad elevato potenziale su dello avvolgimento secondario e poi

- venga fatto carico alla/e della/e bobina/e di alimentazione dei detti mezzi generatori di energia elettrica di fornire ulteriormente e direttamente corrente al dello avvolgimento secondario per prolungare la durata della scintilla.

Questi ed altri vantaggi appariranno dalla successiva particolareggiata descrizione di soluzioni preferenziali di realizzazione con l'aiuto dei disegni allegali i cui particolari di esecuzione non sono da intendersi limitativi ma solo esemplificativi.

La Figura 1 rappresenta una visla schematica di un sistema circuitale generico con P.U. in cui viene applicato il sistema di collegamento della bobina di accensione secondo l'invenzione. La Figura 2 rappresenta i diagrammi di comportamento della scarica della scintilla di accensione rispettivamente tensione di alimentazione, tensione di mantenimento e corrente di scarica. Le Figure 3 e 4 rappresentano due schemi di possibili applicazioni e soluzioni esistenti senza P.U., l'ultimo con sistema di utilizzazione di una induttanza capacitiva (sistema del tipo WO-89/05035 corrispondente agli IT-A-83490/87 e IT-A-83491/87).

Negli schemi con Ba é indicata la bobina di alimentazione (ovviamente nei generatori le bobine di alimentazione possono essere più di una c fanno parte di un gruppo statore intorno al quale ruota un volano con settori magnetici Nord-Sud, come ad esempio illustrato nell'EP-A-88110152.1 corrispondente all'IT-A-83445/87, od anche nella versione descritta nell'lT-A-83393/90 della stessa richiedente ed altre innumerevoli possibili).

Il comando di accensione viene fornito mediante un Pick-Up ad esempio secondo la soluzione proposta dalla stessa richiedente mediante il PCT W O-89/05035, oppure mediante un sistema di elaborazione elettronica direttamente dalla bobina/e di alimentazione della stessa richiedente IT-A-83417/90 la cui vantaggiosa soluzione presenta comunque l'inconveniente di fornire una scarica di accensione piuttosto breve (con tutte le accensioni a scarica capacitiva).

Facendo riferimento ad una soluzione con Pick-Up ed uso di condensatore scaricalo mediante SCR come ad esempio indicato in Figura 1, si rileva che durante la semionda positiva della tensione della bobina di alimentazione Ba, il diodo D1 è polarizzato direttamente e l'SCR non c innescato, quindi la corrente elettrica fluisce dalla bobina di alimentazione "Ba" tramite D1,C1,D2, per poi rinchiudersi verso massa, e carica il condensatore CI ad un certo potenziale. Quando il potenziale della bobina di alimentazione Ba inverte il proprio segno di polarità, il diodo DI è polarizzato inversamente ed in questa fase raggiunto un certo potenziale "Va", viene dato il comando d'innesco al Gale (G) dei SCR, che permette scarica del condensatore CI sul’avvolgimenlo primario Lp.

Detto comando d'innesco viene fornito da un rilevatore di posizione rotorica che emette impulsi elettrici (P.U.) Fig.l, oppure direttamente dalla/e bobina/c di alimentazione Ba di detti mezzi generatori di energia elettrica (Figg.3-4).

La corrente di scarica fluendo da Cl, tramile l'SCR innescato, e ravvolgimento primario (Lp), trasferisce l'energia da detto condensatore Cl a detto avvolgimento primario Lp, esaurendosi sul diodo D2.

Il potenziale trasmesso all'avvolgimento primario Lp, viene trasferito a quello secondario Ls, al quale c accoppialo dove si induce un elevato potenziale tale da innescare una scintilla sulla candela di accensione Ca.

La corrente di scintilla inizialmente fluisce attraverso DI, polarizzato ora direttamente dal potenziale positivo indotto sull'avvolgimento secondario Ls, ed attraverso l'SCR innescato verso massa.

Quando invece il potenziale positivo indotto sull'avvolgimento secondario Ls scende, perche scende il potenziale sull'avvolgimento primario Lp, causalo dalla conduzione di D2 c raggiunge quello negativo della bobina di alimentazione Ba, il diodo DI torna ad essere polarizzalo inversamente, così da impedire il passaggio della corrente di scintilla che allora fluisce attraverso la bobina di alimentazione Ba.

E' in questo istante (vedi punto "a" Fig.2) che essendo il potenziale negativo "Va" sulla bobina di alimentazione Ba maggiore della tensione di mantenimento "Vm" della scintilla, anche se il potenziale indotto sull’avvolgimento secondario Ls è ormai esaurito, si ha un prolungamento della durata della scintilla finché il potenziale negativo "Va" della bobina di alimentazione Ba sarà maggiore della tensione di mantenimento "Vm" della scintilla passando così da un tempo che nella tecnica anteriore era "t", ad un tempo molto superiore "T".

Per evitare il verificarsi di pericolose sovratensioni, s'inserisce, in parallelo alla/c bobina/c di alimentazione "Ba" un limitatore di tensione" realizzato ad esempio da una serie di diodi zener Dzl, ... Dzn oppure da un varistore od altri dispositivi similari preceduta da un diodo D6 (vedi Figg.,1,3,4) così da lasciare inalterata la semionda positiva, per la carica dei mezzi capacitivi (Cl) e limitare quella negativa ad un valore non troppo elevato, ma comunque superiore alla tensione di mantenimento della scintilla "Vm" per garantire i vantaggi derivanti dalla soluzione circuitale in oggetto e contemporaneamente non danneggiare i componenti elettronici.

Un esempio di applicazione concreta può essere fatto col circuito di Fig.3 e fig.4. Il secondo utilizzando l'elemento di condensatore avvolto in riferimento aH'IT-A-83393/90 della stessa richiedente e concernente un sistema di accensione a scarica capacitiva, caratterizzato dal fatto che il pilotaggio dcll'SCR viene attuato sul suo catodo tramite un ramo ad alta impedenza con il gate dcll'SCR collegato elettricamente a massa.

Si comprende quindi l'importanza e la grande originalità del trovato: per ottenere i vantaggi sopracitati, è sufficiente cambiare il collegamento dell'avvolgimento secondario Ls, mentre un capo rimane collegato alla candela di accensione Ca, l’altro invece che aH'avvolgimcnlo primario Lp, viene collegato alla bobina di alimentazione Ba come da Figg..l,3,4.

Per apprezzare i vantaggi di una così semplice ed impensata soluzione 6 opportuno fare riferimento ai diagrammi di comportamento della scarica nel tempo riportali nella Figura 2 ove si rileva che:

- Il primo diagramma indica il comportamento della tensione di alimentazione Va nelle bobine del generatore (Ba) in cui si ha una prima fase di carica dei mezzi capacitivi (CI) poi l'innesto delI'SCR nella semionda negativa ed una successiva fase di conduzione Dl-SCR ed infine lo sviluppo del comportamento della tensione di alimentazione durante la scarica limitato ad un certo valore "VI" maggiore della tensione di mantenimento della scintilla..

- Il secondo diagramma indica il comportamento della tensione di mantenimento "Vm" che dopo un picco iniziale di innesco della scintilla si mantiene costante intorno ai 600-700 V.

- Il terzo diagramma visualizza il comportamento della intensità di corrente della scintilla ove si può rilevare che mentre prima la scarica durava per un valore medio t = 150 microsccondi, adesso é diventata di un tempo sensibilmente maggiore e più del doppio pari a T= 400 microsccondi.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Sistema di accensione a scarica capacitiva per motori a combustione interna, associabile ad un volano generatore di energia elettrica, che utilizza un organo di scarica, ad cs. un (SCR) di mezzi capacitivi od altri equivalenti (CI) per generare una scintilla in una corrispondente candela di accensione (Ca), caratterizzato dal fatto che ravvolgimento secondario (Ls) ha un capo elettricamente collegato alla/e bobina/e di alimcnLazionc (Ba) di detto generatore cd un capo collegato alla candela di accensione (Ca) in modo che: - prima si abbia una scintilla sulla candela di accensione (Ca) dovuta alla scarica dei detti mezzi capacitivi (Cl) suH'avvolgimenlo primario (Lp), induccndo tensioni ad elevato potenziale su detto avvolgimento secondario (Ls) c poi - venga fatto carico alta/c detta/c bobina/e di alimentazione (Ba) dei detti mezzi generatori di energia elettrica di fornire ulteriormente e direttamente corrente (punto "a" fig.2) al detto avvolgimento secondario (Ls) per prolungare la durala della scintilla.
2. Sistema di accensione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che in parallelo alla/e bobina/e di alimentazione (Ba), é inserito un limitatore di tensione in modo da lasciare inalterata la semionda positiva per la carica di mezzi capacitivi (Cl), e limitare quella negativa ad un valore non troppo elevato ma comunque superiore alla tensione di mantenimento (Vm).
3. Sistema di accensione secondo le rivendicazioni 1,2 caratterizzato dal fatto che il detto limitatore dì tensione é realizzato da una serie di diodi Zener (Dzl .... Dzn) preceduto da un ulteriore diodo od equivalente per senso unidirezionale della corrente (D6).
4. Accensione a scarica capacitiva per motori a combustione interna secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal faito che il segnale di comando della scarica di accensione dei delti mezzi capacitivi (Cl) é generato durante la semionda negativa della tensione della bobina di alimentazione (Ba) da un rilevatore di posizione rotorica che emette impulsi elettrici (Pick-Up) associato al sistema di comando di Gale di un rispettivo SCR destinalo a permettere la scarica di detti mezzi capacitivi (Cl).
5. Accensione a scarica capacitiva per motori a combustione interna secondo la rivendicazione 1, caratterizzala da! fatto che i delti mezzi capacitivi (Cl) sono integrali coassialmente nei rispettivi mezzi induttivi (Lp-Cl).
6 Accensione a scarica capacitiva per motori a combustione interna secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il pilotaggio del'SCR viene attuato sul suo catodo direttamente dalla bobina di alimentazione (BA) tramite un ramo ad alta impedenza con il gate (G) delI'SCR collegato elettricamente a ma