Zero crossing detector sensore a riluttanza magnetica

[venexian]

... quando scrivete "anticipo fisso" cosa intendete?

Accensione ad un angolo dell'albero motore, anticipato rispetto al PMS (*) di una quantità fissa, invariante rispetto alla velocità di rotazione.

In contrapposizione con l'anticipo variabile che aumenta l'angolo di anticipo dell'accensione rispetto al PMS all'aumentare del numero di giri, per dare 'più tempo' alla miscela di incendiarsi quando, all'aumentare del numero di giri, ad un angolo di anticipo fisso corrisponde via via un tempo sempre inferiore.


(*) Punto Morto Superiore. Posizione in cui il pistone si trova al punto più elevato rispetto al cilindro.

[BrunoValente]

ok, grazie venexian.

Quindi qual è la difficoltà che si incontra nel realizzare un'accensione con anticipo spazialmente/geometricamente fisso?

Immagino che la posizione angolare relativa tra sensore induttivo e magnete in rotazione sia meccanicamente regolabile, quindi se la scarica avvenisse sempre nello stesso punto dell'impulso, senza che abbia importanza quale sia, lo scopo sarebbe raggiunto perché per ottenere un angolo di anticipo fisso sarebbe sufficiente regolare opportunamente la fase meccanica relativa tra sensore e magnete in rotazione, giusto?

[BrunoValente]

Precisazione:

...In contrapposizione con l'anticipo variabile che aumenta l'angolo di anticipo dell'accensione rispetto al PMS all'aumentare del numero di giri, per dare 'più tempo' alla miscela di incendiarsi...

Più tempo o lo stesso tempo?

[venexian]

Più tempo o lo stesso tempo?

Più tempo rispetto al caso di anticipo fisso, stesso tempo (*) rispetto a una velocità di rotazione inferiore.

(*) Questa è una grande semplificazione, da vedersi solo come spiegazione alla domanda (logica) che hai posto. Nella realtà, nei moderni motori a combustione interna, l'angolo di anticipo fa pare dei parametri che nel loro insieme vanno sotto il nome di 'mappatura' del motore e ciascuno di essi è funzione di una grande quantità di altri parametri (temperatura, umidità, pressione atmosferica, posizione della farfalla, misura dei prodotti di combustione, solo per citarne alcuni). Per rendere l'idea, si può far notare che l'angolo di anticipo viene aumentato a parità di giri motore anche quando si immette più miscela, sempre per dare più tempo all'innescarsi della combustione.

[BrunoValente]

Ok, chiaro.

Quindi diciamo che in prima approssimazione, nei motori senza pretese come quello della mia vecchia Fiat 500, occorre che l'istante in cui la miscela è completamente accesa, cioè quando è raggiunta la massima pressione, coincida sempre con la stessa fase meccanica, che immagino sia il PMS o poco dopo o giù di lì, che, se ho capito bene, significherebbe un anticipo temporalmente fisso rispetto a quel punto della fase meccanica, confermi?

[venexian]

Quindi qual è la difficoltà che si incontra nel realizzare un'accensione con anticipo spazialmente/geometricamente fisso?

Se come sensore angolare si utilizza una ruota fonica con un gran numero di denti (1), oppure un vero encoder angolare ad alta risoluzione (2), i problemi proprio non ci sono: un micro riesce a dare l'anticipo voluto con accuratezza alla frazione di grado.

I problemi nascono quando si vuole utilizzare la tensione letta dall'alternatore e utilizzarla, oltre che per ottenere l'energia necessaria all'accensione, anche per rilevare la posizione angolare dell'albero motore.
La forma d'onda di questa tensione cambia enormemente al variare del numero di giri. Sia per questioni legate alla sorgente (3), sia per questioni legate al carico (4). Se si vuole seguire questa strada è necessario operare una manipolazione non banale del segnale letto per aggirare i problemi dovuti a (3) e (4), e comunque è difficile ottenere precisioni elevate a causa di altri fattori come la scarsa risoluzione e il pendolamento della velocità dell'albero motore a causa della coppia di carico variabile in funzione all'angolo e alle altre condizioni del motore.


(1) Caso standard per i comuni motori per autovettura.
(2) Come ad esempio nei motori per competizione.
(3) L'ampiezza della tensione alternata generata è funzione della velocità di rotazione.
(4) Il carico all'alternatore è variabile in funzione alla tensione e alla frequenza generati.

[BrunoValente]

Se come sensore angolare si utilizza una ruota fonica con un gran numero di denti (1), oppure un vero encoder angolare ad alta risoluzione (2), i problemi proprio non ci sono...

Ma anche una ruota con un solo dente a giro, purché regolabile, andrebbe lo stesso bene: sarebbe sufficiente far avvenire la scarica istantaneamente in concomitanza con uno dei due fronti di lettura del sensore, giusto?

[venexian]

... occorre che l'istante in cui la miscela è completamente accesa, cioè quando è raggiunta la massima pressione, coincida sempre con la stessa fase meccanica ... confermi?

Sì. Sempre in prima approssimazione.

In realtà è una questione di una complessità strabiliante. Il traguardo è quello di ottenere un impulso di coppia (*) quanto maggiore possibile per ogni combustione. Dato che la velocità di combustione dipende, tra l'altro, anche dalla pressione e dalla percentuale di miscela già combusta, mentre la pressione dipende dalla quantità di miscela combusta e dal volume della camera di combustione, che varia in continuazione con l'angolo, si può facilmente immaginare cosa significhi scegliere il preciso istante.


(*) Integrale rispetto al tempo della forza sul cielo del pistone, per il braccio apparente dovuto alla posizione della manovella.

[venexian]

Ma anche una ruota con un solo dente a giro, purché regolabile, andrebbe lo stesso bene: sarebbe sufficiente far avvenire la scarica istantaneamente in concomitanza con uno dei due fronti di lettura del sensore, giusto?

Esatto. Questo è il sistema utilizzato nei semplici motori a due tempi nei quali l'accensione elettronica è 'stupida', essendo costituita solo da un SCR che scarica un condensatore sulla bobina di accensione. Pacifico che in questo caso l'anticipo è fisso, meccanicamente predeterminato.

[BrunoValente]

Quindi sono motori ancora più grezzi di quelli con anticipo temporalmente fisso come quello della mia 500.