Hyundai: doppia accensione su una singola candela? Ecco la soluzione che potrebbe salvare i motori a combustione

Sebbene Hyundai sia fortemente concentrata sullo sviluppo dei veicoli elettrici, un nuovo design radicale delle candele del produttore sudcoreano mostra che tra gli obiettivi c’è anche quello di ottenere una maggiore efficienza dal motore a combustione interna. Secondo un brevetto scoperto presso l’US Patent and Trademark Office (USPTO), gli ingegneri di Hyundai hanno trovato un modo molto intelligente per estrarre ancora più efficienza dalle bobine di accensione di un motore a benzina. A sua volta, questa potrebbe essere la chiave per Hyundai di mantenere in vita il motore a combustione per i futuri modelli N come la Elantra N.

L’idea dell’accensione twin-spark non è una novità, ovviamente, dal momento che l’Alfa Romeo l’ha introdotta per la prima volta nel 1914. Da allora, è stata utilizzata da molti altri produttori per migliorare l’efficienza della combustione e ottenere emissioni allo scarico più pulite. La doppia candela in camera di combustione tornerà anche sulla prossima evoluzione del motore Mazda Skyactiv X. Ma l’unica cosa che tutti i veri motori Twin Spark nel corso della storia hanno in comune è la necessità di due candele e doppie bobine di accensione.

Esistono anche le candele a più poli, in cui i design con più elettrodi possono migliorare la fase di accensione, e speciali design dell’elettrodo centrale con punte particolari o scanalature per soddisfare le esigenze di specifici design della camera di combustione. Ma, indipendentemente dal numero di elettrodi o dalla forma dell’elettrodo centrale, ci sarà solo una scintilla ad ogni accensione perché è così che la bobina si accende.

Come funzionerebbe la nuova candela Hyundai

Questo brevetto Hyundai consentirà l’effettiva accensione con doppia scintilla da una singola candela e raggiunge questo obiettivo in un modo davvero intelligente. Dopo aver dato una nuova occhiata alle condizioni di tensione nel lato ad alta tensione di una bobina di accensione durante lo scocco della scintilla, gli ingegneri si sono resi conto che c’era un picco inutilizzato nel grafico della tensione di uscita. È stato allora che gli ingegneri hanno pensato di aggiungere un secondo elettrodo centrale alla candela per sfruttare questo picco di uscita extra.

Negli attuali sistemi di accensione, la scintilla viene innescata in una bobina di accensione quando la centralina del motore disinserisce la bobina primaria. Quando agli avvolgimenti della bobina primaria viene fornita una corrente di ingresso, si genera un campo magnetico permanente, che viene trasferito all’avvolgimento della bobina secondaria tramite il loro nucleo di ferrite comune. Questo campo magnetico immagazzina l’energia generata dalla bobina primaria e, quando essa viene spenta, questa energia viene scaricata attraverso la bobina secondaria per generare una scintilla ad alta tensione con polarità positiva sulla punta dell’elettrodo centrale.

Tuttavia, questa scarica è seguita da un picco di tensione negativo subito dopo a causa degli effetti di ritardo magnetico nella bobina secondaria. In effetti, gli avvolgimenti della bobina secondaria cambiano momentaneamente la polarità e creano la possibilità per una potenziale seconda scintilla generando un picco di tensione inferiore alla tensione dell’elettrodo di massa della candela. Gli attuali sistemi di accensione ignorano questo picco di tensione negativo perché la candela si è accesa e il lavoro è terminato, ma questo brevetto Hyundai dimostra che è possibile generare una seconda scintilla anche utilizzando questo picco di polarità invertita.

Le modifiche apportate alla candela

Per far funzionare questo, la candela è stata ridisegnata. L’elettrodo di terra può assumere varie forme tra quelle attualmente utilizzate, ma un altro elettrodo centrale si unisce al tradizionale elettrodo centrale. Uno dei due elettrodi è l’elettrodo positivo convenzionale ed è collegato a un lato degli avvolgimenti della bobina secondaria. Il secondo elettrodo è collegato all’altra estremità degli avvolgimenti della bobina secondaria. I due elettrodi centrali sono inglobati nello stesso materiale isolante ed entrambi si accendono verso l’elettrodo di terra esterno, che è sempre alla tensione di terra di riferimento del motore.

Quando si verifica il picco di tensione positivo, l’elettrodo centrale positivo accende la miscela aria-carburante contro l’elettrodo di terra nel solito modo e quando il picco di tensione negativo si verifica poco dopo, crea un’altra scintilla tra l’elettrodo centrale negativo e l’elettrodo di terra . È una tecnica molto semplice per generare due scintille sequenziali da una candela e non ha nemmeno bisogno di un sistema di controllo specializzato per funzionare. L’unica differenza è che ci sono due connettori dell’elettrodo centrale (uno positivo e uno negativo) che sporgono dalla parte superiore della candela.

I vantaggi della soluzione Hyundai

I vantaggi di questa nuova candela sono numerosi e ruotano intorno alla scintilla aggiuntiva che viene aggiunta alla fase di accensione. Quando entrambi gli elettrodi centrali hanno acceso l’elettrodo di terra, si combinano e creano un fronte di fiamma più grande all’interno della camera di combustione.

Ciò accelera la corsa della fiamma, che porta a una combustione più rapida e completa della miscela aria-carburante, offrendo una migliore efficienza di conversione energetica e riducendo le emissioni. La maggiore energia nella fiamma consente inoltre al motore di funzionare con miscele aria-carburante più magre senza il rischio di incorrere nel misfiring (la mancata accensione del combustibile), il che migliorerà l’efficienza del carburante e ridurrà ulteriormente le emissioni allo scarico.

Con questo sistema impiegato, i miglioramenti operativi potrebbero essere abbastanza significativi da spingere un motore borderline in un territorio a bassissime emissioni, oppure potrebbe ripulire un motore che altrimenti non sarebbe stato affatto conforme agli standard sulle emissioni. Inoltre, una migliore efficienza della combustione può portare anche a delle maggiori prestazioni. E, grazie a un altro nuovo sviluppo di Hyundai, non dovresti nemmeno preoccuparti dell’usura prematura perché potresti verificarlo da remoto.