310-01_00-03-02_Edicao2.0_SPB

SISTEMAS DE IGNIÇÃO

Referências

Colecção Título do Módulo Coordenação Técnico-Pedagógica

Direcção Editorial Autor

Formação Modular Automóvel Sistemas de Ignição CEPRA - Centro de Formação Prossional da Reparação Automóvel Departamento Técnico Pedagógico CEPRA - Direcção CEPRA - Desenvolvimento Curricular

Maquetagem

CEPRA – Núcleo de Apoio Gráco

Propriedade

Instituto de Emprego e Formação Prossional Av.. José Malhoa, 11 - 1000 Lisboa Av

Edição 2.0 Depósito Legal

Portugal, Lisboa, 2000/03/02 148446/00

Copyright, 2000 Todos os direitos reservados IEFP

“Produção apoiada pelo Programa Operacional Formação Prossional e Emprego, connanciado pelo Estado Português, e pela União Europeia, através do FSE” “Ministério de Trabalho e da Solidariedade - Secretaria de Estado do Emprego e Formação”

Sistemas de Ignição

Índice

ÍNDICE DOCUMENTOS DE ENTRADA OBJECTIVOS GERAIS E ESPECÍFICOS ESPECÍFICOS DO MÓDULO .................................. ............................................... ............. E.1 PRÉ-REQUISITOS ................................... ...................................................................... ....................................................................... .................................... E.2

CORPO DO MÓDULO 0 – INTRODUÇÃO ...........................................................................................................0.1 1 - IGNIÇÃO .....................................................................................................................1.1 1.1 - O MOTOR A GASOLINA E A NECESSIDADE DE IGNIÇÃO ...........................................1.1 1.2 - COMO SE PRODUZ A FAÍSCA ........................................................................................1.2 1.3 - ELEMENTOS GERAIS DE UM SISTEMA DE IGNIÇÃO ..................................................1.3 1.4 - ESQUEMA BÁSICO PARA A PRODUÇÃO PRODUÇÃO DA FAÍSCA ...................................................1.3

2 - SISTEMAS DE IGNIÇÃO ............................................................................................2.1 2.1 - SISTEMA DE IGNIÇÃO CONVENCIONAL (COM PLATINADOS) PLATINADOS) ....................................2.2 2.1.1 – COMPONENTES ....................................................................................... ............2.2 2.1.2 – DISTRIBUIDOR E AV AVANÇO ......................................................................... .......2.15 2.1.3 – FUNÇÃO E CONSTITUIÇÃO DO AVANÇO AVANÇO AUTOMÁTICO ................................2.19 2.2 - FUNÇÃO E CONSTITUIÇÃO DOS CABOS DE ALTA ALTA TENSÃO .....................................2.22 2.3 - VELAS..............................................................................................................................2.24 2.3.1 – TIPOS TI POS DE VELAS ....................................................................................... .........2.26 2.3.2 – VELAS COM ELÉCTRODOS DE PLATINA.........................................................2.32 2.4 - PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DO SISTEMA DE IGNIÇÃO POR PLATINADOS PLATINADOS ..2.33

3 - SISTEMA DE IGNIÇÃO COM AJUDA ELECTRÓNICA ............................... ............................................. ..............3.1 3.1 3.1 - SISTEMA DE IGNIÇÃO ELECTRÓNICA COM PLA PLATINADOS TINADOS ..........................................3.1 3.1.1 – IGNIÇÕES DE DESCARGA DE CONDENSADOR ...............................................3.4 3.2 - SISTEMAS DE IGNIÇÃO ELECTRÓNICA SEM PLATINADOS PLATINADOS ........................................3.1 3.2.1 – IGNIÇÕES DE DESCARGA DE CONDENSADOR ...............................................3.8 3.2.2 – SISTEMA COM GERADOR DE EFEITO HALL ...................................................3.12


Índice

4 - SISTEMAS DE IGNIÇÃO SEM DISTRIBUIDOR ........................................................4.1 4.1 - SISTEMAS DE IGNIÇÃO ELECTRÓNICA INTEGRAL .....................................................4.1 4.2 - SISTEMA DE IGNIÇÃO DE FAÍSCA PERDIDA.................................................................4.3 4.3 - SISTEMA DE IGNIÇÃO COM BOBINA INDEPENDENTE ........................................4.6

BIBLIOGRAFIA ................................ .................................................................... .............................................................................. ............................................ C.1

DOCUMENTOS DE SAÍDA PÓS-TESTE ............................... .................................................................. .............................................................................. .................................................. ....... S.1 CORRIGENDA E TABELA TABELA DE COTAÇÃO COTAÇÃO DO PÓS-TESTE ................................. ....................................... ...... S.19

ANEXOS EXERCÍCIOS PRÁTICOS ................................... ....................................................................... ............................................................ ........................ A.1 GUIA DE AV AVALIAÇÃO DOS EXERCÍCIOS PRÁTICOS ................................... ................................................. .............. A.5


DOCUMENTOS DE ENTRADA

Objectivos Gerais e Específcos do Módulo

OBJECTIVOS GERAIS E ESPECÍFICOS No nal deste módulo, o formando deverá ser capaz de:

OBJECTIVOS GERAIS DO MÓDULO 1. Identicar os diversos componentes constituintes do sistema de ignição 2. Efectuar a manutenção e reparação do sistema de ignição

OBJECTIVOS ESPECÍFICOS 1. Identicar a função dos sistemas de ignição no automóvel 2. Identicar os componentes constituintes do sistema do sistema de ignição 3. Distinguir uma bobina comum de uma bobina superpotente 4. Distinguir a resistência de balastro numa bobina comum 5. Identicar os componente constituintes do distribuidor responsáveis pelo avanço 6. Distinguir os componentes responsáveis pelo avanço centrífugo do avanço por vácuo 7. Distinguir velas quentes de velas frias segundo o tio de motor em que são aplicadas 8. Proceder à anação do ponto de ignição 9. Identicar os componentes constituintes do sistema de ignição com platinados 10. Identicar os componentes constituintes do sistema de ignição com ajuda electró nica 11. Identicar os componentes constituintes do sistema de ignição integral 12. Identicar os componentes constituintes do sistema de ignição de faísca perdida 13. Identicar os componentes de ignição com bobina independente


E.1

Pré-Requisitos

PRÉ-REQUISITOS Introdução ao Automóvel

Matemática (cálculo)

Desenho Técnico

Física, Química e Materiais

Organização Ocinal

COLECÇÃO FORMAÇÃO MODULAR AUTOMÓVEL Construção da Instalação Eléctrica

Componentes do Sistema Eléctrico e sua simbologia

Electricidade Básica

Magnetismo e Electrogagnetismo Electrogagnetismo Motores e Geradores

Tipos de Baterias e sua Manutenção

Tecnologia dos SemiCondutores Componentes

Circ. Integrados, Microcontroladores e Microcontroladores Microprocessadores

Leitura e Interpretação de Esquemas Eléctricos Auto

Características e Funcionamento dos Motores

Distribuição

Cálculos e Curvas Características do Motor

Sistemas de Admissão e de Escape

Sistemas de Arrefecimento

Lubricação de Motores e Transmissão

Alimentação Diesel Diesel

Sistemas de Alimentação por por Carburador


Sistemas de Carga e Arranque

Sobrealimentação

Sistemas de Informação

Lâmpadas, Faróis e Farolins

Focagem de Faróis

Sistemas de Aviso Acústicos e Luminosos

Sistemas de Comunicação

Sistemas de Segurança Passiva

Sistemas de Conforto e Segurança

Embraiagem e Caixas de Velocidades

Sistemas de Transmissão

Sistemas de Travagem Sistemas de Travagem Hidráulicos Antibloqueio Antiblo queio

Sistemas de Direcção Mecânica e Assistida

Diagnóstico e Rep. de Geometria de Direcção Órgãos da Suspensão Avarias no Sistema de e seu Funcionamento Suspensão

Ventilação Forçada e Ar Condicionado

Sistemas de Segurança Activa

Sistemas Electrónicos Diesel

Diagnóstico e Reparação em Sistemas Mecânicos

Sistemas de Injecção Electrónica

Emissões Poluentes e Dispositivos de Controlo de Emissões

Análise de Gases Gases de Escape e Opacidade

Diagnóstico e Reparação em Sistemas com Gestão Electrónica

Diagnóstico e Reparação em Sistemas Eléctricos Convencionais

Rodas e Pneus

Manutenção Programada

Termodinâmica

Gases Carburantes e Combustão

Noções de Mecânica Automóvel para GPL

Constituição de Funcionamento do Equipamento Conversor para GPL

Legislação Especíca sobre GPL

Processos de Traçagem e Puncionamento

Processos de Corte e Desbaste

Processos de Furação, Mandrilagem e Roscagem

Noções Básicas de Soldadura

Metrologia

Rede Eléctrica e Manutenção de Ferramentas Eléctricas

Rede de Ar Comp. e Manutenção de Ferramentas Pneumáticas

Ferramentas Manuais

Unidades Electrónicas Sistemas de Injecção de Comando, Sensores Mecânica e Actuadores

Legenda

Módulo em estudo

E.2


Pré-Requisito

CORPO DO MÓDULO

Introdução

0 - INTRODUÇÃO Mesmo que um motor tenha uma construção perfeita, com os melhores materiais e tenha o melhor projecto, a perfeição do seu funcionamento só pode ser alcançada se se cumprirem determinados pontos de sincronização entre alguns dos mecanismos que constituem o sistema. Este sincronismo, entre as quais se destaca a anação da distribuição e a anação da ignição, não são difíceis, mas requerem uma enorme precisão e cuidado se o que se pretende é conseguir um motor capaz de nos dar toda a sua potência. Para realizar correctamente a anação destes mecanismos é indispensável um conhecimento apurado da forma de trabalhar de cada um dos elementos que o compõem, assim como das relações que mantêm com o motor. É relativamente ao segundo dos pontos vitais mencionados, a ignição que nos vamos dedicar. Atribuímos à expressão “anação” o mais amplo signicado, pois não se trata apenas da simples sincronização, mas explica com todo o pormenor, sempre do ponto de vista prático, a composição de cada um dos elementos que fazem parte do circuito de ignição, o modo de desmontá-los e montá-los no motor do automóvel e a forma de vericar o seu correcto funcionamento através das comprovações necessárias e especícas de cada caso. Actualmente, os circuitos de ignição para automóveis dotados de motores de explosão apresentam algumas variedades bastante diferenciadas conforme o sistema de ignição adoptado. Com efeito, ao clássico sistema de ignição por distribuidor e bateria (que podemos considerar o sistema convencional ou tradicional) associaram-se dispositivos de ignição muito ecazes, que utilizam processos electró nicos para levar a cabo o trabalho que lhes é atribuido, pelo qual se conseguem excelentes e seguros resultados, ainda que o motor gire a um elevado regime ou disponha de uma tensão relativamente baixa no momento de arranque. No presente momento, atende-se à utilização da electrónica sendo a reparação pouco possível, a menos que se reprograme e rectique toda a cartograa memorizada na unidade electrónica de comando. A ideia de que nos ca é que nos dias que correm já não basta aferir e regular a posição do distribuidor para anar o ponto de ignição do motor. A electrónica já se apoderou de tal forma do automóvel que os problemas que nos levavam a visitar o mecânico noutros tempos para a manutenção de platinados, cabos de velas, etc, hoje já deixaram de ter sentido.


0.1

Introdução

A tecnologia evoluiu no sentido de libertar o motor a gasolina de todos os elementos com princípios de funcionamento mecânicos de maneira que a abilidade de todo o aparato electrónico que rodeia o motor faz com que a sua manutenção se faça entre períodos cada vez mais espaçados. Nos tempos em que o uso de motores a gasolina estavam a dar os seus primeiros passos, toda a gestão do motor, assim como a ignição, era feita mecanicamente, de tal forma que era o próprio condutor a regular o avanço do ponto de ignição manualmente através duma alavanca colocada no volante, à medida que o motor mudava o regime de funcionamento. Nos dias que correm, o condutor não já não tem de se preocupar com o funcionamento do motor, pois este já há muito que possui um papel independente, só dependendo do condutor através da posição do pedal do acelerador. Os avanços ou atrasos do ponto de ignição passaram das mãos do condutor para um programa existente em memória situada no interior da unidade electrónica de comando de modo que tanto a nível da injecção como a nível da ignição, o motor é cada vez mais uma unidade autónoma.

0.2


Ignição

1– IGNIÇÃO 1.1

– O MOTOR A GASOLINA E A NECESSIDAD NECESSIDADE E DE IGNIÇÃO

O motor a gasolina tem como missão, produzir trabalho a partir da queima da mistura ar/combustível. Mas para que se inicie o processo de combustão da mistura, é necessário fornecer-lhe energia. Essa energia vem na forma de uma faísca produzida pelo sistema de ignição.

A. Válvula de admissão B. Vela de ignição C. Carburador E. Pistão

Fig. Fi g.1 1.1 .1– –E Ele leme ment ntos osf fun unda dame ment ntai ais sde deu um msi sist stem ema ade dei ign gniç ição ão

De uma parte temos o carburador carburado r (C), encarregado de misturar a gasolina com ao ar, numa determinada proporção, para que o combustível disponha de oxigénio necessário para a queima completa da gasolina. Quando esta mistura penetra na câmara de combustão através da válvula de admissão (A) e se fecha esta válvula, o êmbolo ou pistão (E) ascende, comprimindo a mistura ar - gasolina existente na câmara. Neste momento, a câmara está totalmente estanque não havendo contacto com o exterior. No motor a gasolina , a ignição produz-se por meio de uma faísca eléctrica de alta tensão que se faz saltar entre os eléctrodos da vela (B). Na gura 1.2 temos o momento em que se produz a combustão da mistura, iniciada pela faísca eléctrica da vela.


1.1

Ignição

Fig.1.2–Nomomentoemamisturaar-gasolinaécomprimida,éinflamadagraçasaotrabalhodosistemadeignição

Todos os sistemas de ignição eléctrica para motores a gasolina não só satisfazem estas condições como ainda, a nível técnico, se mantêm muito acima dos valores mínimos que acabámos de denir. Consegue-se, com isso, a maior segurança do seu funcionamento e do funcionamento do motor.

1.2 – COMO SE PRODUZ A FAÍSCA Da combustão de uma mistura de ar e gasolina nos cilindros de um motor a gasolina resulta a energia necessária para mover um automóvel. O sistema de ignição produz a faísca eléctrica que inama a mistura. Cada cilindro possui uma vela provida de dois elementos metálicos – os eléctrodos – que penetram na câmara de combustão do motor. Quando a corrente eléctrica é fornecida às velas a uma tensão sucientemente elevada, salta através do intervalo entre os eléctrodos sob a forma de uma faísca (arco eléctrico vence a distancia dieléctrica dos eléctrodos da vela de ignição). À excepção das velas, os restantes componentes fornecem a electricidade às velas de cada cilindro a uma tensão suciente no momento preciso a que damos o nome de ponto de ignição. Não é fácil a produção da faísca entre os eléctrodos de uma vela. Quanto maior for o intervalo entre os eléctrodos, maior deverá ser a tensão por forma a vencer a distância dieléctrica entre os eléctrodos.

1.2


Ignição

1.3 – ELEMENTOS GERAIS DE UM SISTEMA DE IGNIÇÃO O resultado nal que pretende qualquer sistema de ignição é, pois, o facto de proporcionar uma faísca entre os eléctrodos de uma vela que se encontra em contacto com a mistura na mesma câmara de combustão. Para conseguir este objectivo, todos os sistemas de ignição utilizam processos eléctricos, electrónicos ou piezoeléctricos, por meio dos quais se aproveitam diversos fenómen os próprios da corrente eléctrica para obter a modicação das características da mesma e conseguir uma faísca, suciente vigorosa para satisfazer o m em vista. Tudo isso comporta uma série de dispositivos ou elementos que se encontram distribuídos no motor.

Fig.1.3–Aspectodadisposiçãodaaparelhagemdosistemadeignição

Na gura 1.3 estão em destaque as principais peças que intervém no circuito de ignição. Assim temos em 1, a bobina bob ina de ignição, que exerce a função de elevar a tensão para valores tais que permita o salto de arco eléctrico na vela. Em 2 temos o distribuidor e em 3 temos os cabos de alta tensão, que conduzem a corrente de alta tensão às velas (4), cuja função é produzir a faísca de inamação da mistura.

1.4 – ESQUEMA BÁSICO PARA A PRODUÇÃO DA FAÍSCA A melhor maneira de entender o funcionamento do sistema de ignição é começar em primeiro lugar por estudar os sistemas mais antigos, ainda com platinados.


1.3

Ignição

Só desta forma se compreende o funcionamento dos sistemas modernos que funcionam já com princípios electrónicos e com um aparato tecnológico signicativo.

Fig.1.4–Afaíscaestabelece-senumadasvelasdepoisdoplatinadodesligar o circuito primário da bobina

Fig.1.5–Esquemaeléctricodeumsistemadeigniçãoporplatinados

1.4


Ignição

Pode ver-se a bateria que alimenta o circuito de ignição, o qual pode ser alimentado pelo alternador quando o motor se encontra em marcha.


1.5


2 – SISTEMAS DE IGNIÇÃO As diferentes famílias a que deram origem as investigações marcam a principal evolução no ramo automóvel, desde a ignição por platinados até à ignição integral totalmente gerida electronicamente. Inicialmente, podemos destacar o sistema (1) de ignição electromecânica com ruptor de contactos, no qual um distribuidor se encarrega ao mesmo tempo de interromper a passagem da corrente pelo primário da bobina, por meio de contactos mecânicos (platinados), e de estabelecer os ângulos de avanço requeridos de acordo com a velocidade de rotação do motor. A m de melhorar a qualidade da faísca, introduziu-se a electrónica com as ignições electrónicas com ruptor de contactos (2). A característica fundamental destes equipamentos é a de obter faíscas muito mais vigorosas em qualquer regime de rotação além de proteger o trabalho dos contactos para que estes trabalhem a menores intensidades de corrente e prolonguem assim os seus períodos de revisão e anação (regulação). A inovação mais importante dá-se nas ignições electrónicas sem contactos (3), mediante as quais o corte da passagem da corrente pelo primário da bobina se efectua sem desgaste, por processos magnéticos, de modo que tanto o espaço da anação (regulação) como a correcção do dispositivo só se efectuarão uma vez, permanecendo depois invariáveis. Até este ponto verica-se que os avanços de ignição continuam dependentes do distribuidor e quer os seus contrapesos centrífugos quer as membranas de avanço por vácuo sofrem alterações. Os sistemas de ignição integral (4) encarregam-se dos valores de avanço por meio de um microcomputador que recebe o nome de unidade electrónica de controlo (U.E.C.), a qual memoriza todos os estado s possíveis de avanço de acordo com a cartograa presente na memória da unidade electrónica de controlo. O ponto (5) representa o desenvolvimento total da ignição integral. A unidade electrónica de controlo encarrega-se não só da ignição com todos os seus elementos, desde os avanços à própria bobina de ignição, como está preparada para ter a seu cargo outras funções do motor tais como sistemas de injecção de gasolina, os quais combina com o momento do salto da faísca para obte r, deste modo, uma coordenação entre a mistura (sua dosagem) e o momento do salto da faísca.


2.1


Fig.2.1–Evoluçãodossistemasdeignição

2.1 – SISTEMA DE IGNIÇÃO CONVENCIONAL (COM PLATINADOS) 2.1.1 – COMPONENTES O sistema de ignição convencional é constituído pelos seguintes órgãos:

Bateria, (Fig. 2.2) que fornece energia eléctrica ao sistema.

Fig. 2.2 – Bateria

2.2



Interruptor ou chave de ignição , (Fig. 2.3) que permite ligar ou desligar o sistema de ignição da bateria, ligando ou desligando o motor.

Fig.2.3–Interruptorouchavedeignição

A Bobina,(Fig. 2.4) transforma a corrente de baixa tensão da bateria, geralmente 12 V, em corrente de alta tensão, 12000 V ou mais, para que se produza uma faísca intensa.

Fig.2.4–Bobina

A bobina de ignição é o elemento encarregado de transformar a electricidade de baixa tensão em corrente de alta tensão. Um dispositivo eléctrico deste tipo é conhecido desde há muito tempo. Na gura 2.5 temos uma bobina em corte para mostrar a disposição interna dos seus enrolamentos. Sobre um núcleo de ferro (3) encontra-se e nrolado o chamado enrolamento secundário (4), que consiste numa série de espiras de o de cobre muito no, de grossura inferior à de um cabelo (6 a 8 centésimos de mm), com uma enorme quantidade de voltas que podem estabelecer-se entre 10000 a 15000 espiras, todas elas isoladas entre si através de verniz isolador que envolve toda a superfície do condutor. Fig. 2.5 – Bobina em corte


2 .3


Sobre este enrolamento secundário, onde é gerada a alta tensão, encontra-se o enrolamento primário (5), formado por um conjunto de espiras de um o de cobre com secção superior ao enrolamento secundário e com um total de 250 a 300 espiras. Este enrolamento é sujeito à tensão da bateria. O funcionamento da bobina estabelece-se do modo seg uinte: um núcleo laminado de ferro para garantir uma maior tensão no enrolamento secundário como se apresenta na gura 2.6, é rodeado por um conjunto de espiras que constituem o enrolamento primário como se apresenta na gura 2.7.

Fig.2.6–Núcleodeferrodabobina

Agora se zermos passar uma corrente eléctrica por este enrolamento, poderá observar-se que se cria um uxo magnético através do núcleo, tudo semelhante a um electroíman. O campo magnético gerado apresenta-se na gura 2.7. Suponhamos que, sobre o enrolamento, nos dispomos a aplicar um novo enrolamento de o com secção mais reduzida, fazendo a montagem que nos mostra a gura 2.8. Quando pelo primeiro enrolamento fazemos passar corrente eléctrica e se produz o uxo magnético que já assinalámos na gura 2.7 e se pudermos comprová-lo, veremos como as linhas do campo magnético estariam obrigadas a cortar todas as espiras do enrolamento secundário. O o de secção grande constitui o enrolamento primário e o o de secção menor gera a corrente de baixa intensidade e alta tensão constituindo assim o enrolamento secundário. O fenómeno que determina a criação de uma corrente de alta tensão no enrolamento secundário, apesar de pa rtir de uma corrente de baixa tensão no primário, o fenómeno da indução magnética.

2.4


Fig.2.7–Campomagnéticogerado pela bobina


Fig.2.8–Fenómenodeinduçãomagnéticanabobinadeignição

O valor das correntes induzidas está em relação com o número de espiras que corta (cruza) o uxo magnético, gerado no enrolamento primário e aproveitado pelo enrolamento secundário, e também com o número de linhas de campo magnético, e as características do núcleo de ferro. Qualquer variação que se der na corrente que circular pelo enrolamento primário estabelecerá uma variação das linhas de campo e induzirá, sobre as espiras do enrolamento secundário, uma corrente eléctrica induzida. O número de espiras do secundário determinará a tensão obtida, ou seja quanto maior for o numero de espiras do enrolamento secundário, maior será a tensão obtida aos terminais do mesmo enrolamento. Por outro lado, esta corrente será tanto mais importante quanto mais brusco for o seu corte, podendo atingir o seu máximo valor quando a interrupção da corrente do primário, e em sua consequência o uxo magnético, passa de 0 ao máximo, quer dizer, de nenhuma linha magnética ao uxo de que é capaz, em cujo momento a corrente obtida no secundário é de uma elevada tensão devido à grande quantidade de espiras do seu enrolamento. Quando os contactos dos platinados estão fechados, a corrente que passa pelo primário da bobina cria este campo magnético que se referiu, o qual varia bruscamente ao abrirem-se os seus contactos. É neste momento que se produz a corrente de alta tensão no enrolamento secundário, a qual é capaz de saltar entre os eléctrodos da vela de ignição quando estes se encontram na densa câmara de combustão de um motor com a mistura comprimida.


2 .5


O tempo de fecho dos platinados é o responsável pela magnetização suciente da bobina de modo que a faísca que salta nas velas seja intensa. Se o tempo, de fecho dos platinados, for demasiado curto, a bobina não terá tempo p ara se magnetizar e portanto a faísca irá ser menos intensa inte nsa causando deciências de ignição do combustível e para solucionar esta situação criaram-se outros tipos de bobinas como o exemplo as bobinas super potentes.

BOBINAS SUPER-POTENTES A bobina apresenta problemas quando o motor roda a altas rotações. É preciso assegurar por meio do interruptor um tempo mínimo suciente de abertura dos contactos (platinados) para que a indução possa produzir-se na bobina. Com efeito, quando a velocidade do veio do distribuidor é tal que o tempo que os contactos permanecem abertos é muito breve, não se produz a rotura do circuito primário da bobina, embora se abram os contactos, e a faísca não salta, como consequência da não indução do secundário. Por outro lado, o número de faíscas que uma bobina pode produzir não é ilimitado. Pode estabelecer-se que as bobinas normais, usadas nos automóveis de série, suportam como máximo de 8000 a 10000 faíscas por minuto.

Fig.2.9–Bobinadeigniçãoutilizada em competição

Em motores a 4 tempos isto equivale a suportar com segurança (especicamente em motores de 4 cilindros) até 5000 r.p.m..

2.6



Quando o motor se aplica à competição, ele excede largamente estes números, é preciso substituir a bobina por outra capaz de produzir um maior número maior de faíscas.

Graf.2.1–Gráficocomparativodetensõesobtidascomuma bobinanormaleumabobinasuperpotentedecom petição

Nestas circunstâncias, recorre-se à montagem de sistemas de ignição com duplo distribuidor onde é necessário usar duas bobinas, por forma a que a produção de faíscas que mais repartida e seja mais eciente o trabalho de ambas. Uma vez que se esteja seguro de que a bobina será capaz de suportar o elevado regime de rotação do motor, convirá considerar se é necessária a adopção das chamadas bobinas superpotentes. O pior inimigo duma bobina é o calor. O calor afecta-a de um modo tão especial que, quando é intenso no seu interior, o isolador reduz de tal forma o seu poder isolante que se estabelecem pequenas fugas eléctricas no enrolamento secundário, até ao extremo de a faísca à saída da bobina car debilitada podendo chegar à sua anulação. Este tipo de avaria manifesta-se somente quando a bonina aqu ece, voltando a funcionar convenientemente no período de arrefecimento. Para evitar este inconveniente usam-se bobinas superpotentes , especialmente indicadas para automóveis dotados de motores muito rotativos, e que submetem a bobina a um intenso trabalho.

Fig. 2.10 – Bobina de ignição superpotente com resistência de balastro exterior


2 .7


As bobinas superpotentes são dotadas duma resistência (também chamada de resistência de balastro) montada em série com o enrolamento primário da bobina que faz com que a intensidade de corrente que reduzida, reduzindo, consequentemente, o calor provocado no enrolamento primário e o sobreaquecimento da bobina.

1. Núcleo de ferro 2. Enrolamento primário 3. Enrolamento secundário 4. Isolador 5. Invólucro metálico 6. Base isoladora 7. Tampa 8. Tomada de corrente de alta tensão 9. Mola condutora 10. Bornes de baixa tensão 11. Pega de xação 12. Parafuso de xação 13. Resistência de balastro

Fig. 2.11 – Bobina de ignição superpotente

Fig. 2.12 – Bobina de ignição com re-

Em motores menos rotativos também é comum usarem-se bobinas com resistência de balastro. Quando o motor está frio e se produz o accionamento do motor de arranque, a tensão geral da rede eléctrica do automóvel baixa consideravelmente, uma vez que o motor de arranque absorve muita corrente, restando menos energia para a restante instalação eléctrica. É frequente que numa instalação eléctrica alimentada a 12 volts, a qued a de tensão quando o motor de arranque funciona, deixe a instalação com 9 volts. Com esta alimentação é difícil que o sistema de ignição com uma bobina vulgar funcione devidamente, ainda com o aspecto importante do motor ter problemas no momento de arranque.

2.8



Fig.2.13–Bobinadeigniçãocomresistênciadeprotecçãopara o momento de arranque

A solução dada a este problema consistiu con sistiu em fabricar bobinas capazes de d e trabalhar normalmente n ormalmente a 9 volts, de modo que, quando se efectua o arranque, não existe diculdade em produzir uma faísca desde o primeiro momento. No entanto, quando se desligava o motor de arranque, a bobina de 9 volts, passava a funcionar a uma tensão de 12 volts nominais o que provocava a destruição rápida da bobina de ignição, por excesso de tensão. Desta maneira, começou-se a proteger a bobina de ignição com uma resistência como se apresenta na gura 2.13. Quando, através do interruptor de ignição (I) (chave de contacto), se dá corrente ao solenóide de arranque (S), este, ao mesmo tempo faz de interruptor do referido motor, envia a corrente à bobina pelo cabo 1.


2 .9


Fig.2.14–Funcionamentodaresistênciadebalastronomomentodearranque

No momento em que o motor a gasolina é posto em funcionamento, restabelecem-se os 12 volts no circuito, mas a bobina já não pode receber corrente pelo cabo 1 visto que o solenoíde está fora de serviço, e fá-lo através da resistência de choque (R). o valor desta resistência foi calculado para que reduza o valor da tensão da rede aos 9 volts a que funciona a bobina, de modo que esta continua a funcionar com a mesma eciência. Nas bobinas dotadas de resistências de balastro po de aumentar-se o número de voltas do d o enrolamento primário e do secundário para produzir por sua vez uma maior te nsão da corrente induzida. Além disso, e como já foi dito, aquecem menos, porque seu funcionamento é mais seguro a qualquer tipo de rotação do motor mesmo após um funcionamento muito prolongado. Para se poderem apreciar as vantagens da bobina superpotente sobre a normal bastará apenas observar a constituição de uma bobina normal e outra superpotente, como as apresentadas na gura 2.11 e 2.12.

2.10



Na segunda bobina, a introdução da resistência, mediante a qual se perde mais de 50% do calor gerado na bonina durante o fenómeno da indução, permitiu o uso de um enrolamento primário muito mais longo, o mesmo acontecendo com o secundário.

BOBINAS EM BANHO DE ÓLEO Também existem as chamadas bobinas em banho de óleo. Estas bobinas, cujo isolador é o óleo, perdem o calor mais facilmente que as bobinas normais. Na gura 2.15 apresenta-se o aspecto interior e exterior duma bobina em banho de óleo. Estas bobinas colocam-se sempre numa posição tal que permita que o óleo isolador (2) possa isolar devidamente as diferentes partes eléctricas. O óleo tem um papel isolador mas também serve como refrigerante pois quando os enrolamentos constituintes da bobina aquecem o óleo movimenta-se de tal forma que cria um circuito de refr igeração, passando através das espiras dos enrolamentos arrefecendo-os. Este tipo de bobinas não deve ser montada em locais de contacto com a chapa quente ou em contacto com o bloco do motor. Por outro lado o comprimento dos cabos que ligam as velas devem ser o maior reduzidos ao máximo de maneira que se consiga retirar o máximo rendiment o da corrente de alta tensão gerada pela bo bina, mas deve achar-se um lugar no automóvel que permita à bobina uma refrigeração permanente (correntes de ar fresco, distantes das partes quentes do motor, em especial longe dos colectores e tubos de escape).

1. Acetato de celulose 1. Acetato celulose 2. Óleo isolador 3. Baquete 4. Papel isolador 5. Massa isoladora com conteúdo de quartzo de 60% A. Enrolamento secundário B. Enrolamento primário

Fig.2.15–Bobinadeigniçãoembanhodeóleo


2.11


O Condensador,(Fig. 2.16) que evita que se produzam faíscas nos platinados e intensica a faísca de ignição.

Fig.2.16–Condensador

O Ruptor, que controla o momento em que as faíscas devem ser produzidas. Fica geralmente instalado no interior do distribuidor. Dele fazem parte os platinados (ver gura 2.17).

Fig. 2.17 – Ruptor

O Distribuidor,(Fig. 2.18) que distribui a corrente de alta tensão pelos diferentes cilindros do motor. É constituído pelo rotor e pela tampa do distribuidor.

1. Tampa do distribuidor 2. Rotor

Fig. 2.18 – Distribuidor

2.12



DISTRIBUIDORES DUPLOS Em motores desportivos de mais de 8 cilindros usam-se os chamados distribuidores gémeos , aparelhos que segundo veremos, podem proporcionar um elevado número de faíscas com melhor garantia. Este sistema de distribuidores gémeos consiste em subdividir o conjunto de ignição em dois circuitos, para que, devido a possuírem duas bobinas, lhes atribuir um trabalho menos intenso, partilhando assim ambas a considerável produção de faíscas. A realização prática deste sistema obtém-se mediante o emprego dos referidos distribuidores gémeos, compostos de dois distribuidores unidos num só aparelho e accionados por um comando mecânico tal como é apresentado na gura 2.19.

Fig.2.19–Sistemadeigniçãoformadopordistribuidoresgémeosparamotores de alta competição

O veio rotativo é mantido por um rolamento de esferas (4) e o veio do distribuidor encontra-se solidariamente xo ao motor, mais concretamente à arvore de cames.


2 .1 3


1. Corpo do distribuidor 2. Suporte externo 3. Suporte interno 4. Rolamento de esferas 5. Avanço 5. Avanço automático automático 6. Barra de rotor 7. Condensador 8. Excentrico 9. Distribuidor 10. Tampa do distribuidor

Fig.2.20–Distribuidorgémeoemcorte

Há dois rotores , accionados por um só excêntrico (8). Quanto ao distribuidor, tem duas tomadas de alta tensão, em dois planos diferentes, para facilitar o funcionamento dos dois circuitos de alta tensão.

MECANISMOS DE AVANÇO Os Mecanismos de avanço, (Fig. 2.21) que controlam os momentos em que devem saltar as faíscas, em função da velocidade de funcionamento do motor e da carga a que está submetido. Estão instalados no corpo do distribuidor.

1. Mecanismo de avanço mecânico 2. Mecanismo de avanço por vácuo ou depressão

Fig.2.21–Mecanismosdeavanço

2.14



2.1.2 – DISTRIBUIDOR E AVANÇO Sob o ponto de vista teórico, a faísca deve produzir-se quando o êmbolo (pistão) se encontra no PMS. Na prática, desde que a rotação do excêntrico seja muito rápida, o êmbolo ou pistão permanece curtíssimas fracções de segundo no ponto morto superior (PMS), da ordem de poucos milésimos de segundo. Por outro lado, a faísca é somente o inicio da combustão, pelo que há que contar com o tempo que esta leva a produzir-se. Para que o tempo de combustão coincida com o PMS do pistão., precisamos de avançar ligeiramente o momento da faísca em relação a este ponto para que, de uma forma prática, coincidam combustão e PMS. Este ponto de avanço inicial é estabelecido pelo construtor e supõe os graus de avanço inicial da faí sca deve poder ser regulado no sentido de tanto maior o avanço quanto maior a velocidade da rotação. Os mecanismos aos quais cabe determinar o m omento do salto da faísca em relação com a velocidade de rotação recebem o nome de avanços de ignição e têm uma grande importância no rendimento dos componentes deste circuito, tanto convencionais como electrónicos ou integrados. Na gura 2.22 temos o esquema interno de um distribuidor no qual se destacam as peças que compõem um avanço de ignição do tipo centrifugo.

Fig.2.22–Sistemadeavançodotipocentrifugo


2.15


Na gura 2.23 temos o esquema interno dum distribuidor no q ual se destacam as peças que compõem um avanço de ignição do tipo centrífugo.

Fig. 2.23 – Sistema de avanço do tipo centrifugo

Na gura 2.24 temos um avanço de ignição chamado regulador de vácuo ou avanço por depressão que tem o mesmo objectivo.

Fig. 2.24 – Regulador de vácuo ou avanço por depressão

Nas tabelas 2.1 e 2.2 temos as curvas estabelecidas em graus com a relação à rotação do motor que podem apresentar os avanços de ignição centrífugos no primeiro caso, e de vácuo ou depressão no segundo. Cada construtor dispõe estas curvas segundo as necessidades concretas do motor.

Graf.2.2–Curvacaracterísticadavariaçãodoavanço do di dist stri ribu buid idor or em re rela laçã ção oà àro rota taçã ção odo do mo mo-tor

2.16


Graf.2.3–Curvacaracterísticadovalordadepressão em relação ao avanço do distribuidor


O distribuidor de ignição é um aparelho que desempenha ao mesmo tempo três importantes funções: em primeiro lugar dispõe do ruptor que é o mecanismo por meio do qual se pode interromper a passagem da corrente da bateria que liga e desliga o enrolamento primário da bobina através dos platinados, em segundo lugar conta com os dispositivos de avanço aut omático que comandam o momento de salto da faísca na vela de que consta o motor. Na gura 2.25 é apresentado o aspecto exterior de um distribuidor (1) montado (à esquerda) e parcialmente desmontado (à direita). O conjunto do r uptor podemos vê-lo indicado em 2. Em 3 temos o condensador. Esta parte corresponde ao circuito de baixa tensão, ou seja do enrolamento primário da bobina. Em 4 temos o conjunto de avanço de vácuo em depressão, enquanto em 5 temos a braçadeira de xação do distribuidor com os respectivos parafusos. O cabo (6) é conectado à bobina de ignição, ao passo que o cabo (7) se conecta ao colector de admissão para dali controlar a posição do avanço de vácuo.

Fig.2.25–Constituiçãointernadodistribuidor

O distribuidor consiste no contacto móvel (8) que devidamente introduzido na tampa do distribuidor (9), distribui a corrente de alta tensão a cada uma das velas de ignição do motor.


2.17


Na gura 2.26 podemos ver a localização do distribuidor no motor.

Fig.2.26–Localizaçãododistribuidornomotor

A corrente procedente da bobina (B) chega até ao ruptor e passa em primeiro lugar pela peça denominada “martelo” (M), a qual está xa por um d os seus extremos no ponto 1, pelo que pode ser de slocada pelos lóbulos do excêntrico (L), que, por sua vez, gira accionado pelo eixo do distribuidor. Quando o excêntrico não entra em contacto com “martelo” (M), este encontra-se pressionado por uma lâmina em mola, de modo que o seu contacto (C) se apoia fortemente sobre o contacto da outra peça de que consta o conjunto, o esquadro (E), que permanece sempre xo ao corpo do distribuidor. Consequentemente, quando o lóbulo do excêntrico (L) gira e levanta o martelo, ambos os contactos dos platinados se separam, impedindo a passagem da corrente eléctrica pelo andamento primário da bobina. Na gura seguinte (Fig. 2.27), vemos um distribuidor cuja tampa foi retirada e que nos mostra, visto de cima, o conjunto formado pelo ruptor. O martelo é assinalado com o numero 1 e em 2 temos o contacto desta peça. Quanto ao esquadro, está assinalado com o número 3 e com o 4 o correspondente contacto.

2.18



Em 5 vemos o eixo de rotação do martelo, enquanto que em 6 nos encontramos com um taco de bra sobre o qual age o excêntrico (7), deslocando assim a posição do martelo em relação ao esquadro. Também temos a mola (8) como outro componente do ruptor. Na posição que vemos nesta gura, a came (excêntrico) não age sobre o taco de bra, de modo que, pela acção da mola, os contactos do martelo e esquadro se acham unidos. No momento em que a came age sobre o taco de bra, levanta o martelo, vencendo a pr essão da mola, e os contactos do martelo e esquadro separam-se. Este é o momento em que se suspende a passagem da corrente pelo enrolamento primário da bobina de ignição. Quando, continuando a sua rotação, a came deixa de accionar o taco de bra, os contactos tornam a unir-se e restabelece-se a passagem da corrente. Ao abrirem-se os platinados, a bobine auto induz-se gerando uma corrente de alta tensão que servirá de fonte de ignição ao a o motor.

Fig.2.27–Movimentodosplatinadosnointeriordodistribuidor

2.1.3 – FUNÇÃO E CONSTITUIÇÃO DO AVANÇO AUTOMÁTICO O distribuidor deve dispor de avanço de ignição para conseguir que a faísca se produza tanto mais antes do ponto morto superior do pistão quanto maios for sua velocidade. Consegue-se esse objecti-


2.19


vo graças ao emprego dos avanços automáticos que podem ser de dois tipos: avanços centrífugos e avanços de vácuo como já vimos anteriormente. anterior mente. Conforme o projecto do motor, os distribuidores podem ser equipados com os dois tipos de avanço ou somente com o avanço centrífugo.

AV A VANÇO CENTRÍFUGO O dispositivo de avanço centrífugo é composto de massas que ao girar à mesma velocidade que o eixo do distribuidor e em consequência da força centrífuga que tende a afastar do centro de rotação um corpo que se mantenha em tais condições produz a deslocação da came (excêntrico) em relação ao eixo. Para compreender bem este funcionamento será melhor, em princípio, estudar a desmontagem das peças de um eixo distribuidor, tal como se pode ver na gura 2.28. o eixo (1) está equipado com uma placa de suporte do regulador centrífugo (2) que gira à mesma velocidade que o eixo.

Fig.2.28–Constituiçãoefuncionamentodosistemade avanço centrífugo

O eixo penetra pela extremidade do porta – cames (5), que é oco, de modo que formam dois conjuntos com movimentos independentes. A união do eixo do distribuidor com o porta cames efectua-se por meio da placa (4) e das porcas (5 e 6), cujos pernos roscados se unem, por sua vez, por meio de molas (7)com os contrapesos (8). Estes contrapesos, unidos só por uma das suas extremidades

2.20



aos pernos roscados 5 e 6, levam as molas (7) que são as que põem em contacto o eixo do distribuidor com o eixo porta – cames (excêntricos). Observe–se que quando ocorre a rotação do eixo (1), quanto maior é a sua velocidade, tanto mais as massas centrífugas se movem para o exterior pelo que se estabelece uma relação de forças entre a pressão das molas (7) e as cabeças das massas centrífugas (9) que fazem pressão sobre o eixo porta – cames (excêntricos) no sentido de modicar a sua posição em relação ao eixo do distribuidor (1) . Este mecanismo foi estudado para que a proporcionalidade entre os movimentos dos dois eixos corresponda às necessidades de avanço no momento em que se produz a faísca de acordo com a velocidade do motor.

AVANÇO DE VÁCUO Obtém-se este avanço por meio de um dispositivo automático baseado na depressão que pode existir no colector de admissão

Fig.2.29–Esquemadosistemadeavançoporvácuo

A gura 2.29 representa duas posições deste tipo de avanço numa instalação simples. Consiste numa cápsula (1) unida a um suporte (2) que se aplica ao corpo do distribuidor. No interior da cápsula encontra-se um diafragma (3) em parte xo à vareta (4). A extremidade desta vareta prende a uma placa móvel que faz de suporte do ruptor, a qual pode mover-se por meio da articulação (5).


2.21


Pela zona 1, a cápsula está em contacto com a pressão atmosférica. Pela parte oposta do diafragma (3) todo o dispositivo permanece totalmente estanque e somente conectado com a tubagem, à sua xação ao carburador, o qual dispõe de uma tomada de vácuo para este caso. O diafragma (3) dispõe de uma mola oposta (7) colocada no interior de um tubo (6) que o força à posição de repouso tomada de vácuo para este caso. Quando existe um valor importante de depressão no colector de admissão o diafragma retira-se até à sua posição de máximo retraimento (B) e por meio da vareta (4) atrai a placa de suporte do ruptor, deslocando este da sua posição em relação à came (excêntrico). Comparando a posição do ruptor nas guras A e B vê-se a deslocação que pode sofrer. Durante o regime de ralenti do motor, ou seja, com a borboleta fechada, o diafragma (3) não ca submetido a qualquer depressão de importância mas esta começa a tornar-se sensível logo qu e se abre a borboleta, aumentando neste momento rapidamente e decrescendo depois lentamente à medida que a abertura da borboleta, aumentando neste momento rapidamente e decrescendo depois lentamente à medida que a abertura da borboleta do carburador é maior. A pleno gás, a depressão diminui e ca totalmente anulada quando a borboleta se encontra totalmente aberta. As vantagens do regulador de avanço de vácuo são manifestas a baixas velocidades, dado que a borboleta se encontra ligeiramente aberta. Os avanços de vácuo nunca podem substituir os centrífugos de que devem dispor todos os distribuidores, mas sim servem como um complemento.

2.2 – FUNÇÃO E CONSTITUIÇÃO DOS CABOS DE ALTA TENSÃO Os cabos que transportam a corrente de alta tensão devem ser muito grossos, não devido à intensidade que neles circulam, mas pela necessidade de isolamento dos mesmos cabos, pois estão sujeitos a tensões superiores a 30000 V, com intensidade de corrente bastante baixas. Na gura 2.30 pode ver-se os cabos das velas de um automóvel de quatro cilindros.

Fig. 2.30 – Cabos de velas de ignição

2.22



O cabo de alta tensão liga a bobina de ignição à parte superior do distribuidor, isto é o cabo que transporta toda induzida pela bobina. Os cabos de alta tensão que ligam as velas e a bobina podem ser de cobre ou de carvão, tal como mostra a gura 2.31. os cabos de cobre são pouco utilizados e distinguem-se por serem pouco exíveis, comparando-os com os de carvão.

Fig.2.31–Constituiçãointernadoscabosdasvelas

Pela gura 2.31, pode observar-se a grande espessura de isolamento que envolve o núcleo condutor do cabo. Este isolamento serve para que a alta tensão existente em cada cabo se manifeste apenas nos eléctrodos das velas e não haja qualquer perda eléctrica ao longo dos cabos. Caso o isolamento dos cabos não fosse tão signicativo, durante o funcionamento do motor, haveriam arcos eléctricos a saltarem dos cabos das velas e cabo da bobina para o pólo negativo mais próximo (massa), como por exemplo bloco ou cabeça do motor. Os cabos de carvão costumam levar marcado , no plástico de cobertura exterior para o preservar da humidade, a resistência eléctrica que deve ter cada determinado comprimento de cabo. É comum que esta resistência seja cerca de 15000 ohms por cada 30 cm de cabo. Na gura 2.32 apresentam-se outras peças muito importantes no sistema de ignição: as capas supressoras que constituem a adaptação destes cabos às velas.

Fig.2.32–Capassupressorasdasvelas

Estes são normalmente fabricados com isolamento eléctrico em baquelite ou plástico sucientemente resistente à passagem de corrente eléctrica através deles.


2.23


Cabos (de baixa e de alta tensão), os últimos mostrados na g. 2.33, que estabelecem as ligações eléctricas entre os vários órgãos anteriormente mencionados.

Fig. 2.33 – Cabos de alta tensão

Os cabos de alta tensão devem ser manipulados com muito cuidado, não devendo extraí-los das velas puxando directamente, mas erguendo a capa supressora. Da mesma maneira sempre que é necessário desmontar e montar velas ou algum componente que envolva retiar os cabos deve ser vericado a boa ligação às velas, distribuidor ou bobina pois um cabo mal ligado em proximidade do sistema de alimentação poderá originar um incêndio no automóvel. Periodicamente deve ser analisado o estado do isolamento dos cabos pois estes podem ser cúmplices em muitos acidentes que poderão ocorrer no veículo.

2.3 – VELAS A vela de ignição tem uma missão aparente muito simples, que consiste em permitir o salto da corrente de alta tensão entre dois dos seus pontos ou eléctrodos. Quando isto se dá, a corrente torna-se visível sob a forma de raio e desenvolve a energia suciente para iniciar a combustão da mistura que se encontra comprimida no interior estanque da câmara de combustão. Tudo isto resulta em perfeição na teoria, mas na prática a vela de ignição comporta uma complexidade tal que fazem com que estes dispositivos tenham que ser fabricados com muito cuidado. Na gura 2.34 apresentam–se exemplos de velas de ignição quanto ao seu aspecto interior como exterior.

2.24



Fig.2.34–Aspectointerioreexteriordumaveladeignição

A corrente de alta tensão procedente do distribuidor entra pelo casquilho superior (C) e circula por uma peça altamente condutora denominada por eléctrodo central (E) até ao seu extremo inferior. Aqui a sua passagem encontra-se cortada para o eléctrodo de massa (M), que se encontra em comunicação, pela massa, com o pólo contrár io do gerador. O eléctrodo de massa exerce uma atracção que se produz no salto da corrente entre um e outro eléctrodo, produzindo-se assim a faísca que determinará a inamação da mistura. O eléctrodo central deve ser fabricado com materiais altamente condutores mas que, por sua vez, sejam muito resistentes ao calor, pois as temperaturas que uma vela pode acumular são muito altas devido especialmente ao seu contacto permanente com a câmara de combustão. A temperatura de funcionamento da parte de baixo duma vela de ignição ronda cerca de 600ºC. No pormenor da vela em corte da gura 2.34, podemos ver o corpo metálico (1) que aprisiona um corpo de porcelana devidamente concebida para este componente (2), este corpo em certo ponto toma uma forma ondulada para que o comprimento do isolador da vela seja o menor possível e evite o arco eléctrico entre a capa supressora e a parte metálica da vela.


2.25


O corpo metálico da vela é roscado, para fácil adaptação à cabeça do motor devendo ser respeitado o momento de aperto da vela. O eléctrodo central (4) pode ser composto de uma ou várias peças. Neste caso consta de um cilindro superior (4) roscado a uma massa colada muito condutora (5), da qual saí outra peça que compõe o extremo do eléctrodo central (6). A peça de porcelana encontra-se presa ao corpo metálico por meio de duas juntas (7 e 8).

Velas, (g. 2.35) que produzem as faíscas no interior das câmaras de combustão, por forma a incendiarem a mistura ar/combustível.

2.3.1 – TIPOS DE VELAS

Fig.2.35–Vela

A vela provoca a ignição através duma faísca que inama a mistura ar/combustível entre os seus eléctrodos. A mistura admitida oferece uma resistência importante à passagem de corrente. Esta resistência será tanto maior quanto mais afastados estiverem os eléctrodos, quanto mais rica for a mistura admitida e quanto mais elevada for a compressão. Para inamar a mistura entre os eléctrodos da vela, a tensão deve, no mínimo, atingir um valor de 6000 volt, pois esta é a mínima suciente para vencer a distância dieléctrica entre os pólos da vela. As bobinas de ignição podem fornecer uma tensão que atinge os 15000 volt. Algumas bobinas especiais atingem 40000 volt. O eléctrodo central da vela é isolado, de modo a poder suportar estas tensões elevadas. O isolante de porcelana é o mais empregue, pois suporta bem as temperaturas da câmara de combustão dos motores comuns, mas tende a apresentar roturas quando há aquecimentos bruscos. O isolante de mica suporta temperaturas muito mais elevadas. É especialmente insensível a bruscas variações de temperatura. Encontra-se nas velas dos motores mais potentes. A extremidade dos eléctrodos é composta por uma liga de tungsténio que resiste à temperatura do arco eléctrico.

2.26



Em funcionamento, a parte interna da vela deve atingir uma temperatura entre 500ºC e 850ºC. Esta temperatura permite:

1) Aquecer a mistura situada nas proximidades dos eléctrodos, de modo a produzir uma queima que se propaga através da massa de gás, no momento da ignição; 2) Queimar todas as partículas de carbono, vestígios de carburante e lubricante que porventura se tenham depositado nos eléctrodos. Assim, o eléctrodo central permanece limpo e o isolante interno seco.

Quando a temperatura da vela é muito baixa, a ignição é fraca e o isolamento dos eléctrodos leva rapidamente ao curto-circuito e à supressão de ignição. Quando a temperatura da vela é muito elevada, produz-se auto-ignição da mistura gasosa durante a compressão. Esta ignição prematura provoca uma diminuição da potência, uma fadiga exagerada dos elementos mecânicos e um funcionamento irregular do motor (detonação). Reconhece-se uma vela que funciona a alta temperatura pela forma de pérola do seu eléctrodo central e pela cor cinza do topo do isolante de porcelana. Dado que os modelos de motores variam grandemente as suas características, é necessário o uso de um determinado tipo de vela para cada modelo. O grau térmico classica a vela segundo a sua capacidade de transferência de calor da zona onde salta a faísca para o sistema de refrigeração do motor. Segundo este princípio, podemos denir genericamente dois tipos de velas, as quentes e as frias. As velas do tipo quente têm a extremidade do isolador mais larga e evacuam o calor mais lentamente. As do tipo frio têm a extremidade do isolador mais estreita e transferem o calor rapidamente.

Fig. 2.36 – Vela quente

Fig. 2.37 – Vela fria


2.27


Assim, consoante as condições térmicas de cada motor é utilizada uma vela mais quente ou mais fria por forma que esta se encontre sempre no intervalo de temperaturas que proporcione assim o seu correcto funcionamento. Para motores com elevadas taxas de compressão são utilizadas velas frias, uma vez que dentro da câmara de combustão a temperatura é bastante elevada e a vela necessita de dissipar calor mais rapidamente. Pelo contrário, em motores com taxas de compressão baixas, é necessário o uso de velas do tipo quente. A designação do grau térmico de cada vela é denida por cada fabricante de velas, existindo, no entanto, tabelas de equivalência entre cada designação. O grau térmico da vela pode ser determinado pelos seguintes factores: Condutibilidade térmica do isolador e dos eléctrodos Tamanho da superfície do isolador exposta aos gases de d e combustão Tamanho e forma do espaço de respiração A temperatura da mistura ar – gasolina, durante o tempo de expansão, pode ser superior a 2000ºC e a pressão a 30 atmosferas. Em motores com taxas de compressão superiores, poderá ser atingida a temperatura de 2500ºC, ultrapassando as 40 atmosferas. A expulsão do calor por parte do eléctrodo de massa é relativamente simples, uma vez que este eléctrodo se encontra em contacto directo com a culassa, devidamente refrigerada. A gura 2.38 esquematiza o modo como o eléctrodo de massa pode desembaraçar-se do calor.

Fig.2.38–Formadeexpulsarocalordoeléctrododemassa–consegue-sefacilmentedevidoaocontacto directocomacabeçadomotor

2.28



O eléctrodo central, pelo contrário, acha-se em condições muito adversas. Na gura 2.39 pode ver-se como expulsar o calor, este deve seguir um caminho muito mais difícil, pois tem de atravessar a porcelana, má condutora de calor, e passar para a cabeça do motor através da junta de estanquecidade. A maior ou menor distância que o calor deve percorrer para se pôr em contacto com a cabeça refrigerada do motor é o que constitui o grau térmico da vela e o que divide as velas em “FRIAS” e “QUENTES”. Basta comparar as guras 2.36,2.37 para nos darmos conta da diferença entre cada uma das velas. A vela fria (g. 2.37) pode expulsar o calor do eléctrodo central por um caminho muito curto. Por sua vez, a vela quente retém muito o calor, já que este deve efectuar um longo percurso até à junta de estanquecidade, que o levará à cabeça do motor fria. Em qualquer caso, diz-se que uma vela é adequada quando é capaz de se manter num motor entre os 500ºC e os 600ºC previstos. Conforme o motor desenvolva maior ou menor quantidade de calor, a vela deverá ser menos ou mais quente. Um motor muito quente (altas compressões e elevado número de rotações por minuto) precisa de uma vela muito fria. No caso contrário, um motor frio (baixa taxa de compressão e baixo número de rotações por minuto) necessita de um vela muito quente.

Fig. Fig . 2.3 2.39 9 – Aexpuls Aexpulsãodo ãodo cal calor or por par parte te do elé eléctr ctrodo odo centralémaisdifícilpornão centralémais difícilpornãoseacharem seacharemconcontactocomacabeça


2.29


Fig. Fi g. 2. 2.40 40 – Vel ela a fr fria ia. . O ca calo lor r ac acum umul ulad ado o no eléctrodocentralpodeserexpulso rapidamentepelavela

Fig.2.41–Velaquente.Ocalortemmaisdificuldadeemsairdoeléctrodocentral deemsair doeléctrodocentraldevidoà devidoà longadistânciaquedevepercorrer

Cada motor necessita de um determinado tipo de vela, que se adapte às características concretas da termodinâmica e necessidades de combustão. Mas, além deste factor, cada motor necessita de velas com características construtivas determinadas, relativas ao seu tamanho, diâmetro e longitude da sua rosca.

NOTA: É muito importante a utilização da vela adequada já que no caso contrário, aparte de um trabalho deciente, poderia provocar graves danos mecânicos. Uma vela com rosca mais comprida do que o necessário poderá ser causa de problemas caso o pistão toque na vela quando atinge o ponto morto superior. No caso contrário, uma vela com rosca demasiado curta que não chegue a ocupar toda a longitude da rosca da cabeça daria uma faísca longe da zona ideal para uma combustão perfeita diminuindo o rendimento da combustão e criando também problemas de detonação. Em qualquer dos casos anteriores, o grau térmico da vela ca alterado, provocando um rendimento muito deciente da mesma.

2.30



Fig.2.42–Nomundodasvelasexistemdiferentesclasses, Fig.2.42–Nomundodasvelasexistemdiferent esclasses,todaselasindicatodaselasindicadasparacadacâmaradecombustão.Ograutérmicodependeda suaformaeadissipação suaforma eadissipaçãodocalorprodu docalorproduzidocomafaís zidocomafaíscaeconsecaeconsequentecombustão.

Pressão e temperatura da vela de explosão no motor de 4 tempos Fase do ciclo

Compressão

Combustão e trabalho

Expulsão

Admissão

Temperatura dos gases

300...600º C

2000...3000ºC

1300—–1600ºC

—–1200ºC

Pressão dos gases

8...15 bar

30...50 bar

1...5 bar

0,9 bar

Posição do piston 0º

90º

180º

270º

360º

90º

180º

270º

360º

Ângulo da cambota PMI Voltas da cambota

PMS 1

PMI

PMS 2

PMI

Tab.2.1–T ab.2.1–Temperaturadefuncionamentodeumavela emperaturadefuncionamentodeumavela


2.31


Fig.2.43–Nosmotoresdealtorendimentocomcâmarasdecombustãohemisféricasusam-sevelasfriasdedoispólosparaincrementaracombustão eaumentarorendimentodomotor

2.3.2 – VELAS COM ELÉCTRODOS DE PLATINA As velas mais comuns têm eléctrodos fabricados com ligas de níquel, com cerca de 1,5% de manganés , 0,8% de ferro e 0,4% de cobre. Uma vez que os eléctrodos devem oferecer ofe recer a menor resistência eléctrica para a perfeita e fácil passagem da corrente e, ainda, uma dureza que lhes permita suportar as altas temperaturas e também os resíduos que se poderão gerar através da combustão. Se os eléctrodos fossem exclusivamente de cobre, ao serem submetidos às difíceis condições de trabalho do interior da câmara, sofreriam um rápido desgaste. Por esta razão, embora o cobre seja um bom condutor eléctrico, deve ser substituído por outro metal capaz de suportar as difíceis condições de funcionamento. O metal mais adequado para esta função é a platina, mas tem o grande inconveniente de se tratar de um metal muito caro. Por isso escolheu-se o níquel em substituição. Mesmo assim existem velas que possuem uma cob ertura de platina (uma capa de espessura e spessura níssima) sobre o eléctrodo. Isto faz com que o eléctrodo seja mais durável, mas possui a desvantagem de se tratar de velas bastante caras, pois o seu preço é aproximadamente cinco vezes superior ao das velas mais comuns.

2.32



2.4 – PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DO SISTEMA DE IGNIÇÃO POR PLATINADOS Num motor de combustão interna a gasolina, a inamação da mistura admitida é produzida por uma faísca que salta entre os dois ou mais pólos da vela. Para que haja faísca, isto é, para que a corrente atravesse a mistura fortemente comprimida, é necessário que uma tensão de 6000 a 12000 volt seja desenvolvida. Esta corrente de ignição geralmente é produzida com a ajuda de um sistema de ignição por bateria. Este consiste num conjunto de aparelhos que utiliza a corrente fornecida pela bateria de acumuladores (6 ou 12 V). Esta corrente da bateria é transformada em corrente de alta tensão e, depois, distribuída às velas do motor. O funcionamento do sistema de ignição baseia-se no princípio da indução electromagnética, através da qual se pode obter tensão eléctrica numa bobina fazendo variar o campo magnético a que ela está sujeita. Se colocarmos uma bobina alimentada por um gerador, ao fecharmos o interruptor cria-se uma cor rente no circuito e gera-se um campo electromagnético. A intensidade do campo é tanto maior, quanto maior for a intensidade da corrente.

Fig.2.44–Métododefuncionamentodabobina

Se colocarmos uma outra bobina nas proximidades pr oximidades desse campo magnético ligada a um g alvanómetro, esta ca submetida às linhas de força desse campo. A bobina geradora do campo magnético, ou seja, a que está ligada à fonte de alimentação chama-se bobina ou enrolamento primário. À outra bobina dá-se o nome de bobina ou enrolamento secundário. Se neste momento se abrir o interruptor (que equivale aos platinados), deixa de haver corrente no circuito primário e, consequentemente, o campo magnético desaparece. A bobina secundária sofre uma variação do campo magnético que provoca o aparecimento de uma força electromotriz, ou ten-


2.33


são, nos seus terminais, originando uma corrente no circuito secundário se este estiver fechado. Esta tensão é a responsável pela diferença de potencial aos terminais da vela e origina a faísca de ignição. Para se obter uma tensão no circuito secundário elevada, recorre-se a bobinas secundárias com um número de espiras muito superior ao da bobina primária, uma vez que o aumento de tensão é directamente proporcional a esse aumento, como mostra a gura 2.45.

Por exemplo, se a bobina secundária tiver 10000 espiras e a bobina primária apenas tiver 10 espiras, então a f.e.m. induzida na secundária será 1000 vezes superior à tensão da primária (10000/10 = 1000). Isto é, se aplicarmos 12 V na bobina primária, obteremos 12 mil Volt na bobina secundária, partindo da hipótese que a eciência de transformação é de 100%. Fig. Fi g. 2. 2.45 45 – Re Relaç lação ão de es espi pira ras s en entr tre e o en en-rolamento primário e secundário

Os efeitos da indução electromagnética também se manifestam na bobina primária. Quando se liga e desliga o interruptor, a variação do campo magnético provoca uma força electromotriz auto induzida, isto é, gera-se uma força electromotriz que contraria a acção da tensão da fonte de alimentação. alimentação. Isto faz com que, quando se fecha o interruptor, a corrente no circuito primário não se estabeleça tão rapidamente, e quando se abre o interruptor, a corrente tenha tendência a continuar a passar. Deste modo, a auto-indução diminui a velocidade com que se dá a queda do campo magnético, ou seja, prejudica o colapso magnético. Este efeito provoca, também, o ap arecimento de faíscas nos platinados no momento da abertura, desgastando-os. Para absorver esta energia é colocado um condensador em paralelo com o interruptor, como mostra a gura 2.46. Assim, o condensador ao apresentar um caminho alternativo para a corrente no momento de abertura dos platinados, assegura um rápido col-apso do campo magnético e reduz a produção de faíscas entre os platinados, evitando a sua destruição prematura.

2.34


Fig.2.46–Esquemaeléctricodosistemadeignição convencional l((com platinados)


Na prática, o interruptor do circuito da Fig. 2.46 é o ruptor do sistema de ignição que incorpora os platinados. A abertura dos platinados é controlada por um veio excêntrico, que roda solidário com a árvore de cames, como mostra a gura 2.47.

Fig.2.47–Veioexcênctricoquecomandaoruptor

Assim, quando um êmbolo se aproxima do ponto morto superior, na fase de compressão, o excêntrico faz abrir os platinados e provoca o colapso magnético da bobina primária, originando uma força .electromotriz elevadíssima na bobina primária, que por sua vez provoca a faísca na vela. A força electromotriz induzida é encaminhada para o cilindro certo pelo rotor do distribuidor, que recebe a tensão da bobina secundária enviando-a, através de contactos tipo escova, para os cabos de alta tensão e para as velas.

Fig.2.48–Esquemadocircuitodeigniçãocomdistribuidoreplatinados


2.35

Sistema de Ignição com Ajuda Electrónica

3 – SISTEMA DE IGNIÇÃO COM AJUDA ELECTRÓNICA 3.1 – SISTEMA DE IGNIÇÃO ELECTRÓNICA COM PLATINADOS Em regimes de rotação elevados, os platinados abrem e f echam tão rapidamente que não existe tempo suciente para se formar uma corrente no circuito primário capaz de originar um campo magnético forte. Como consequência aparecem falhas de ignição e um incorrecto funcionamento do motor. Comprovou-se que apenas distribuidores muito perfeitos podem alcançar 400 faíscas por segundo com rendimento aceitável. Para um sistema de ignição electrónico, 400 faíscas por segundo representam um trabalho tranquilo, visto que o sistema está concebido para fornecer 350 faíscas proveitosas. Isto signica que, em qualquer momento, este sistema electrónico proporcionará faíscas mais potentes e sem falhas de funcionamento Por outro lado, os próprios platinados não suportam correntes superiores a 5 amperes, deteriorando-se rapidamente a partir desse valor. A utilização do transístor como interruptor permite a passagem de intensidades de corrente muito superiores às permitidas pelo ruptor, podendo-se utilizar bobinas para correntes primárias superiores a 10 Amperes. A Fig. 3.1 mostra um sistema de ignição com ajuda electrónica. O ruptor e os platinados são apenas atravessados pela corrente de controlo do transístor, sendo a sua intensidade quase desprezável comparando-a com o sistema descrito anteriormente. A corrente do primário estabelece-se pelo circuito emissor-colector do transístor.

Fig.3.1–Sistemadeigniçãocomajudaelectrónica


3 .1


Quando os contactos do ruptor estão fechados, estabelece-se uma corrente de base no transístor através da resistência R1. Nestas condições, o transístor conduz, originando corrente no circuito primário através do emissor-colector. Esta corrente pode ser da ordem dos 10 a 15 A e origina um campo magnético correspondente na bobina primária. Quando a came de comando do ruptor abre os platinados, cessa a corrente de base do transístor e este bloqueia a passagem de corrente no circuito primário da bobina. Neste instante, dá-se o colapso magnético e induz-se alta tensão na bobina secundária. Para que a sobretensão originada pela auto-indução nã o destrua o transístor, existe um díodo Zener em paralelo com ele que conduz a partir de um determinado valor. O uso de componentes electrónicos nos sistemas de ignição permite uma maior duração deste, uma vez que os platinados cam sujeitos a correntes inferiores. A eciência geral do sistema melhora, uma vez que se pode utilizar bobinas com menor número de espiras e, consequentemente, que provocam valores de auto-indução inferiores.

Fig.3.2–Sistemadeigniçãotransistorizada

3.2



Fig.3.3–OutrostiposdeigniçãotransistorizadacomtransístorescommontagemDarlington

As ignições transistorizadas deste tipo podem também comportar um tirístor em vez de um transístor (se bem que seja menos corrente). Aqui o tiristor (TH) actua também como relé.

Fig.3.4–Igniçãocomajudaelectrónicacomtiristor

A corrente eléctrica procedente da bateria através do condutor (+) não pode circular através do tiristor senão exclusivamente quando a sua porta (gate) receba um impulso positivo.


3 .3


Este impulso é proporcionado pelo segundo enrolamento do pequeno transformado r (T) em combinação com a posição dos platinados (P), os quais determinam o impulso, deixando, ou não, passar a corrente pelo primeiro enrolamento do transformador. Quando os platinados se abrem, o segundo enrolamento do transformador envia corrente inversa ao tiristor e este entra no estado de corte de corrente. Na prática, as ignições transistorizadas costumam integrar dois ou mais transístores para melhorar as suas condições de funcionamento. A gura 3.3 representa um esquema dum equipamento que dispõe de dois transístores, o T1, de potência, e o T2, de comando. Ambos são do tipo NPN. Com os contactos dos platinados abertos, a corrente que provém da bateria, por (+), pode circular pela base positiva do transístor T2, pelo que este transístor passa a funcionar na zona de con dução tornadose condutor. A sua corrente emissor – colector curto – circuita a passagem da corrente pela base do transístor de potência T1, visto que a corrente passa em grande quantidade entre emissor – colector de T2 origina uma queda de tensão na base T1. Quando os platinados se fecham, a queda de tensão efectua-se na base do transístor T2, de modo que este transístor se bloqueia. Neste caso, a passagem da corrente positiva à base do transístor T1 alimenta o circuito primário da bobina. Como se pode ver, este tipo de sistemas de ignição resolve poucos dos problemas que os sistemas de ignição convencionais apresentam desde sempre. De facto, apenas aliviam o trabalho eléctrico dos contactos dos platinados, que inicialmente deviam actuar como interruptores que permitissem a passagem de uns 5 Ampere, agora trabalham com quantidades de corrente extraordinariamente inferiores, visto que a intensidade mais considerável circula pelo circuito emissor – colector do transístor de potência.

3.1.1 – IGNIÇÕES DE DESCARGA DE CONDENSADOR CONDENSADOR O sistema de descarga de condensador, também conhecido por “ignição capacitiva”, baseia o seu funcionamento na acção de descarga de um condensador sobre o enrolamento primário da bobina. Necessitamos pois de um condensador com a capacidade de 1 a 2 microfarad e uma fonte de tensão contínua que seja capaz de proporcionar cerca de 3000 Volt. Numa primeira fase, o condensador carregado liga-se ao primário da bobina. Neste momento o condensador descarrega-se e o enrolamento primário recebe o impacto com grande rapidez, de forma quase instantânea, induzindo-se a corrente de alta tensão no enrolamento secundário. Na prática o condensador irá sendo carregado e descarregado por um sistema de comutação como se apresenta na gura 3.5.

3.4



Fig.3.5–Igniçãopordescargadecondensadores

A gura 3.6 mostra o esquema electrónico de um sistema de ignição por descarga “capacitiva” através do condensador C1.


3 .5


Fig.3.6–Circuitoelectrónicodeumaigniçãopordescargacapacitiva

A gura 3.7 representa um sistema de ignição representado pelo conjunto do condensador (C1) e do tirístor (T1). A corrente que provém do borne C (pólo positivo da ponte recticadora) não pode passar através do tirístor porque se encontra bloqueado. Quando se produz um impulso de controlo na porta (gate) do tirístor procedente dos platinados, este passa a conduzir, pelo que põe em curto-circuito o conversor, o qual não suporta este efeito e se detém, de modo que deixa de oscilar não proporciona tensão. Enquanto o tirístor estiver em condução a tensão à saída da ponte recticadora é nula. Neste momento o condensador C1 descarrega-se sobre o enrolamento primário da bobina. A falta de tensão no tirístor põe-no em corte desfazendo o curto-circuito esabelecido pelo tiristor. Esta situação estabelece-se a cada faísca na vela. Fig. 3.7 – Circuito electrónico de disparo e comutação do tristor

3.6



Na gura 3.8 mostram-se outros esquemas de ignições electrónicas por descarga de condensador. Em A temos a zona do conversor. O condensador C e o tiristor T1 são a base do sistema para a alimentação do enrolamento primário da bobina de ignição (1). O comando do tirístor re aliza-se através dos platinados (2) e da descarga do condensador C2 sobre uma resistência variável R3, por meio da qual se regula o valor do impulso.

Fig.3.8–Circuitoselectrónicosdeigniçõespordescargacapacitiva


3 .7


3.2 – SISTEMAS DE IGNIÇÃO ELECTRÓNICA SEM PLATINADOS As ignições electrónicas com platinados que já vimos vimos são equipamentos que poderíamos denominar de primeira geração, visto que dizem respeito à organização básica da ignição electromecânica e somente aliviam as condições de funcionamento dos platinados. Porém, surgiu uma segunda geração de ignições electrónicas quando se conseguiu desenhar um r uptor sem contactos, o qual o que unicamente fazia era produzir sinais do momento exacto em que convinha o corte da corrente no enrolamento primário da bobina de ignição. Se bem que estes sinais sejam muito débeis, por meio da característica de amplicador que tê m os transístores podem amplicar-se e passar a ser sinais de comando para um bloco electrónico. Deste modo se conseguem equipamentos sem desgaste nem necessidade de ajustes ou regulação, que demonstram-se muito duráveis. Os dispositivos capazes de produzir estes sinais sincronizados recebem o nome de geradores de impulsos, e os mais recentemente utilizados são os que actuam: Por impulsos de indução. Por efeito de Hall.

3.2.1 – SISTEMA COM GERADOR DE IMPULSOS DE INDUÇÃO Este sistema é composto pelos mesmos componentes que um sistema convencional (bateria, bobina, distribuidor, velas, mecanismos de avanço centrífugo e por depressão). No entanto, na cabeça do distribuidor, o clássico ruptor é substituído por um gerador cujos impulsos são enviados para um módulo electrónico, que depois de tratá-los convenientemente, determina o instante de corte da corrente primária e o consequente salto da faísca na vela. Na Fig. 3.9 está representado o esquema funcional do gerador de impulsos. Os ímans permanentes 1 e os enrolamentos de indução 2, com o seu núcleo, formam o estator, que é uma unidade xa. Dentro desta unidade roda o rotor, que faz parte do veio de comando do distribuidor. O estator e o rotor têm tantos prolongamentos em forma de dentes, quantos cilindros tiver o motor, e são construídos em aço magnético. A rotação do rotor provoca uma variação da distância entre os dentes do rotor e do estator, estator, o chamado entreferro. Como consequência gera-se uma variação do uxo magnético e induz-se uma tensão alterna nas bobinas (2). O valor máximo da tensão depende da velocidade de rotação e pode variar entre 0,5 e 100 Volt.

3.8



Fig. Fi g.3 3.9 .9– –E Esq sque uema maf fun unci cion onal ald de eum umg ger erad ador ord de e impulsos

Fig. 3.10 – Representação da tensão induzida

O sinal do gerador é enviado para o módulo electrónico da ignição. Este módulo transforma a tensão alterna do gerador em impulsos que controlam a corrente primária e o instante de corte da mesma. Ao mesmo tempo, o módulo tem a função de estabilizar o mais possível a tensão de entrada e de controlar a duração dos impulsos em função da velocidade de rotação do motor.

Fig.3.11–Módulodeignição


3 .9


Com este sistema, o antigo conjunto ruptor/platinados desaparece, desaparecendo com eles os inconvenientes dos sistemas mecânicos, tais como, desgaste, necessidade de manutenção e falhas em regimes elevados. A gura 3.12 apresenta um sistema de ignição por impulsos induzidos com o módulo amplicador incorporado, pois o sinal emitido pelo gerador de impulsos é uma sinal débil cuja tensão se situa nos milivolts.

Fig.3.12–Sistemadeigniçãoporgeradordeimpulsosinduzidos

Fig.3.13–Sistemadeigniçãoporgeradordeimpulsos

3.10



Fig.3.14–Constituiçãododistribuidorporgeraçãodeimpulsos

Graf.3.1–Aspectodogeradordeimpulsosnodistribuidoreformade onda característica gerada

Quando o rotor (RO) se move e gera impulsos eléctricos, gera-se corrente positiva q ue passa a alimentar a base do transístor TA. Neste momento torna-se condutor, pelo que a corrente o atravessa também desde a massa rumo ao borne +BAT (trata-se de um transístor NPN e recebe a corrente negativa pelo emissor e capta-a pelo colector). Neste momento a linha converte-se em negativa, e a tensão negativa é a que passa a fazer-se sensível na base TB, pelo que este transístor passa a funcionar a zona de corte. Ao não passar corrente pelo transístor TB, o condensador CB descarrega-se sobre a “gate“ do tiristor, o que coloca em curto-circuito o conversor e descarrega-se o condensador C1 sobre o enrolamento primário da bobina. Antes do próximo contacto com o dente seguinte, o transístor TB torna a conduzir, pelo que carrega o condensador C2 ao passo que o secundário da bobina se descarrega na vela, etc.


3.11


Fig.3.15–Esquemaelectrónicodeumsistemadeigniçãocomandadoporgeradordeimpulsos

3.2.2 – SISTEMA COM GERADOR DE EFEITO HALL Além do gerador de impulsos, existe outro processo, muito utilizado nos equipamentos Bosch Bosch e Ducellier, que baseia a criação do sinal noutra característica dos semicondutores e que se denomina por efeito Hall. Neste sistema de ignição, o gerador de impulsos baseia o seu funcionamento no Efeito de Hall (Fig. 3.16).

Fig.3.16–EfeitodeHall

3.12



Entre duas superfícies de contacto A 1 e A2, coloca-se uma capa semicondutora H (capa Hall), que é atravessada por uma corrente Iv. expondo-se a capa H a um campo magnético B, perpendicular à linha de união entre as placas, origina-se uma tensão Uh entre elas chamada tensão de Hall. Se interrompermos o campo magnético, a tensão de Hall cessa. Assim, se interrompermos o campo periodicamente, obteremos um sinal para comandar a ignição. O gerador Hall empregue nos sistemas de ignição electrónica é composto, basicamente, por uma barreira magnética e um tambor obturador. A barreira magnética é formada por um íman permanente (2) e um circuito integrado 3, que é um interruptor electrónico, que incorpora a capa Hall, como mostra a gura 3.17. Quando uma das placas 1 do tambor obturador passa pelo entreferro 4, desvia o campo magnético impedindo que este passe pelo circuito integrado 3 e pela capa de Hall. Assim, a tensão aos terminais do gerador é anulada, dizendo-se que o circuito integrado foi desligado. Quando a placa do tambor obturador abandona o entreferro, o campo magnético atravessa de novo a capa de Hall e é restabelecida a tensão de Hall. Neste momento dá-se a faísca na vela.

Fig.3.17–GeradorHall

O módulo electrónico recebe os sinais de tensão provocados pelo efeito de Hall e dá a ordem de ignição no momento correcto. O comprimento e disposição das placas é fundamental para a rendibilidade do equipamento de forma que a onda de saída do distribuidor varia em função do comprimento das placas, portanto do entreferro constituinte deste tipo de ruptor. A gura 3.18 temos em esquema a mesma disposição que a gura 3.17.


3 .1 3


Fig.3.18–AspectopráticodeumsistemadeefeitodeHall

3.14


Sistema de Ignição com Distribuidor

4 – SISTEMAS DE IGNIÇÃO SEM DISTRIBUIDOR 4.1 – SISTEMAS DE IGNIÇÃO ELECTRÓNICA INTEGRAL Um sistema de ignição designa-se electrónico integral quando não possui ruptor e que substitui os sistemas de avanço mecânico por outros electrónicos. Um módulo electrónico recebe informações sobre o regime de rotação e de carga do motor e gera um avanço à ignição correspondente que, em qualquer situação, será o mais adequado. Este módulo controla também os sinais de comando do circuito primário, determinando o instante em que deve saltar a faísca na vela correspondente. Neste sistema, o gerador de impulsos é constituído por uma coroa dentada que está acoplada ao volante de inércia e um sensor magnético colocado em frente a ela (Fig. 4.1).

Fig. 4.1 – Sensor de velocidade

Fig. 4.2 – Funcionamento do sensor

À volta do íman está uma bobina onde é induzida uma tensão eléctrica para qualquer variação do entreferro. Deste modo, com a rotação da coroa produz sucessivas variações do uxo devido à passagem dos dentes em frente ao sensor. Os vários impulsos detectam a velocidade de rotação do motor. Estas coroas poderão ter também um ou mais dentes de largura superior aos restantes, dependendo do número de cilindros do motor, que produzem uma variação de uxo magnético também superior (Fig. 4.2). Assim, podemos ter a informa ção de que um dos cilindros se encontra no P.M.S., ou próximo dele. No caso mostrado na Fig. 4.1 existem dois dentes de largura superior porque o motor tem quatro cilindros.


4 .1


Os impulsos produzidos por este sensor são transmitidos ao módulo electrónico que controla o circuito primário da bobina. O módulo recebe, também, informação sobre a depressão no colector de admissão por intermédio de um sensor de depressão (Fig. 4.3), sensor MAP (Manifold Absolut Pressure). Este sensor recebe informação da depressão do colector e transforma-a em sinais eléctricos.

Fig.4.3–Sensordedepressão

Estes sinais de velocidade, posição e depressão são comparados com valores tabelados que se encontram gravados numa unidade integrada de Mecânica no Módulo de Gestão Electrónica, por forma a denir o avanço correspondente a cada condição de funcionamento do motor, podendo ser corrigidos em função da temperatura do ar de admissão e do motor, ou outros parâmetros. Na Fig. 4.4 mostra-se um mapa tridimensional, com os pontos de ignição em função da rotação do motor e da depressão do colector de admissão, para um sistema controlado mecanicamente. Na Fig. 4.5, o mapa tridimensional corresponde a um sistema de ignição electrónico integral. Como se pode concluir, este último torna-se muito mais preciso, uma vez que permite variações do ângulo de avanço para cada condição especíca de funcionamento do motor.

Graf.4.1–Mapatridimensionaldaigniçãodeumsistemadecontrolo mecânico

4.2



Graf.4.2–Mapatridimensionaldaigniçãodeumsistemaelectrónico integral

4.2 – SISTEMA DE IGNIÇÃO DE FAÍSCA PERDIDA Este sistema de ignição não constitui nenhuma inovação pois já se emprega em automóveis CITROEN desde os anos 80, e posteriormente pela marca PEUGEOT. O sistema de ignição de faísca perdida possui um funcionamento muito interessante. As bobinas bo binas de d e ignição ign ição estática, está tica, estão ligadas directamente às velas dos cilindros números 3-2 e 4-1 respectivamente. Este circuito primário está ligado à tensão da bateria através do relé de potência e a unidade de controlo electrónico comanda sucessivamente os dois terminais de massa das bobinas através de transístores contidos no interior da U.E.C, (ver g 4.6).

Fig.4.4–Ligaçãoeléctricadeduasbobinasnosistemadeignição de faísca perdida A-B ligação aos terminais 1 e 19 da U.E.C U.E.C C1...C4 Às velas (como indicado pelos números gravados na bobina de ignição) D. Alimentação: pelo relé de potência


4 .3


Neste sistema, cada bobina liga em simultâneo duas velas o que signica que quando a bobina é accionada saltam duas faíscas ao mesmo tempo (4-1 e 3-2). Existe uma vela que inama a mistura presente na câmara de combustão no momento em que o pistão se encontra no ponto morto superior (nal do tempo de compressão). Ao mesmo tempo salta a faísca na outra vela no momento em que se assiste ao nal do tempo de escape neste cilindro, de modo que esta faísca não produzirá qualquer efeito daí que este sistema tome a designação de sistema de ignição de faísca perdida. As bobinas contém no seu interior um enrolamento primário e um enrolamento secundário e cada um dos terminais do enrolamento secundário liga a uma vela como se apresenta na gura 4.7.

1. Circuito primário 2. Circuito secundário 3. Módulo de potência, situado no interior da unidade de controlo electrónico 4. Velas de ignição

Fig. 4.5 – Esquema eléctrico do sistema de ignição de faísca perdida

Uma vez que o sentido da corrente é sempre o mesmo, nota-se a vela que liga ao terminal positivo de alta tensão da bobina, sofre um desgaste no eléctrodo central (normal como nos outros sistemas de ignição). Por sua vez a vela que liga ao terminal negativo de alta tensão da bobina tem como terminal positivo, o eléctrodo de massa e o eléctrodo central corresponde ao terminal negativo. Assim, nota-se que o desgaste desta vela irá incidir no eléctrodo de massa pelo motivo da faísca saltar do eléctrodo de massa para o eléctrodo central.

NOTA: Quando o pistão completa o seu caminho ascendente comprime o ar contido na câmara de combustão. Nesta situação o ar comprimido vê diminuída a sua resistência eléctrica devido à variação das condições dieléctricas, notando-se uma faísca mais intensa em relação à situação em o ar na câmara de combustão se encontra à pressão atmosférica.

4.4



Fig.4.6–Motoragasolinaondesepodeverosistemadeigniçãodefaíscaperdida

Fig.4.7–SistemadeigniçãoMotroniccomosistemadefaíscaperdida


4 .5


4.3 – SISTEMA DE IGNIÇÃO COM BOBINA INDEPENDENTE Atendendo à evolução tecnológica corrente, e com o objectivo de reduzir todos os problemas inerentes aos cabos de ligação às velas, nota-se que os últimos modelos de automóveis possuem um sistema onde cada vela é ligada por uma bobina independente, sem ser preciso a presença de cabos de ligação às velas uma vez que a bobina já possui o cachimbo supressor (ver gura 4.10). Desta forma passam apenas a existir os condutores que permitem comandar o funcionamento das bobinas a partir da unidade de controlo electrónico.

Fig.4.8–SistemadeBobina–Supressora

A grande vantagem deste sistema, reside no facto da corrente de alta tensão gerada pela bobina ser aproveitada pela vela na sua quase totalidade, deixando de existir a resistência eléctrica constituinte dos cabos de ligação às velas. Assim, o circuito de alta tensão passa a ser menos complexo, e mais seguro, pois muitas vezes os cabos de alta tensão decientes estão na origem de incêndios no compartimento do motor.

4.6


Bibliografa

BIBLIOGRAFIA CASTRO, Miguel de – Manualdeignição Manualdeignição,, Plátano Editora CASTRO, Miguel de – Transformaçõesemmotoresaquatrotempos Transformaçõesemmotoresaquatrotempos,, Porto Editora ALONSO, J.M – TécnicasdelAUTOMÒVILEquipoEléctrico TécnicasdelAUTOMÒVILEquipoEléctrico,, Editora Paraninfo


C .1

DOCUMENTOS DE SAÍDA

Pós-Teste

PÓS-TESTE Em relação a cada um das questões seguintes, são apresentadas 4 (quatro) respostas das quais apenas 1 (uma) está correcta. Para cada exercícios indique a resposta que considera correcta, colocando uma cruz (x) no quadrado respectivo.

1. Quando não saltam faíscas nas velas de um motor de combustão, a causa pode ser: a) Humidade no distribuidor ............................................................................................................ b) Falta de gasolina no depósito ..................................................................................................... c) Carburador sujo........................................................................................................................... sujo........................................................................................................................... d) Bateria descarregada descarre gada ................................................................................... ...............................

2. A faísca salta: a) Quando os platinados abrem ......................................................................................... ............. b) Quando os platinados fecham .................................................................................................... c) Assim que se liga a ignição ............................................................................................ ............. d) Um pouco antes dos platinados abrirem .....................................................................................

3. O campo magnético da bobina é criado: a) Sempre que o motor esteja a funcionar a baixa rotação ............................................................ b) Enquanto os platinados estão abertos aber tos ........................................................................................ c) Enquanto os platinados estão fechados ..................................................................................... d) Sempre que se liga a chave de ignição ......................................................................................


S.1

Pós-Teste

4. Qual a função do condensador? a) Reduzir a produção de faíscas entre os platinados .................................................................... b) Evitar que a tensão nas velas seja demasiado elevada ............................................................. c) Evitar o colapso do campo magnético da bobina ........................................................................ d) Evitar vibrações nos platinados ..................................................................................................

5. Num motor de 4 cilindros, uma das velas está suja de resíduos de óleo. Qual poderá ser a causa? a) A mistura é demasiado rica ......................................................................................... ................ b) Os segmentos do cilindro estarem partidos ................................................................................ c) Válvulas queimadas .................................................................................................................... d) O rotor está estalado ................................................................................. .................................. 6. Ao desmontar uns platinados, verifcou-se que os contactos se encontravam com um as-

pecto azulado. Qual poderá ser a causa? a) Folga incorrecta dos platinados .................................................................................................. b) bobina de ignição com uma tensão inferior à recomendada ...................................................... c) Platinados sujos .......................................................................................................................... d) Condensador avariado ou má ligação à massa ..........................................................................

S.2


Pós-Teste

7. O condensador de uma ignição convencional é ligado: a) Ao platinado xo.......................................................................................................................... xo .......................................................................................................................... b) Ao platinado móvel, e ao positivo da bobina ............................................................................... c) Ligado em paralelo ao platinado platinad o e à massa................................................................................ d) Ligado em série ao platinado e à massa ....................................................................................

8. Se os platinados estiverem bons, qual a tensão marcada no voltímetro com os platinados abertos? a) 1,2 Volts ...................................................................................................................................... b) 0,12 Volts .................................................................................................................................... c) 1,20 Volts .................................................................................. ................................................... d) 12 Volts .......................................................................................................................................

9. A resistência de enrolamento primário situa-se na ordem dos seguintes valores: a) 0,5 a 4 ohm ................................................................................................................................. b) 50 a 100 ohm .............................................................................................................................. c) 5000 a 10000 ohm ...................................................................................................................... d) 500 a 1000 ohm ..........................................................................................................................


S.3

Pós-Teste

10. Qual a razão porque os veículos são equipados com cabos supressores? a) Para reduzir o desgaste .............................................................................................................. b) Para evitar interferências na rádio e na televisão ....................................................................... c) Para que se possa diminuir a folga dos platinados..................................................................... platinados ..................................................................... d) Porque assim se reduz o desgaste dos platinados..................................................................... platinados .....................................................................

11. Porque é que algumas caixas de bobinas de ignição estão cheias de óleo? a) Para lubricar o enrolamento primário ........................................................................................ b) Para lubricar o enrolamento secundário ................................................................................... c) Para dissiparem o calor das bobinas .......................................................................................... d) Para que a corrente salte melhor nas velas ................................................................................

12. A resistência de balastro, por vezes utilizada em série com as bobinas de ignição destinase a: a) Aumentar a tensão no circuito primário da bobina ...................................................................... b) Reduzir a tensão de entrada para a bobina................................................................................ bobina ................................................................................ c) Evitar a formação de faíscas entre os platinados ....................................................................... d) Proteger o funcionamento do condensador ................................................................................ condensador ................................................................................

S.4


Pós-Teste

13. O que acontece quando a bobina de ignição tem a sua polaridade invertida em relação à correcta? a) O motor não funciona.................................................................................................................. funciona .................................................................................................................. b) Consumo de combustíveis diminui ............................................................................................. c) O motor desenvolve melhor ........................................................................................................ d) O eléctrodo de massa das velas é anormalmente corroído ........................................................

14. Quais os efeitos de um pré-ignição? a) Melhor rendimento ...................................................................................................................... b) Melhor rendimento r endimento e consumo ......................................................................................... ........... c) Aumento de pressão de combustão e deterioração do motor moto r..................................................... d) Redução de consumo ................................................................................................................. 15. Se um condutor, num veículo automóvel, verifcar que o motor “grila” a sua causa pode

ser: a) A inamação está atrasada ......................................................................................................... b) A inamação está avançada ....................................................................................................... c) Problemas no sistema de alimentação ....................................................................................... d) A mistura é pobre ........................................................................................................................


S.5

16. Num motor a gasolina de 4 cilindros, qual o número de ressaltos que tem o veio do distribuidor? a) 8 .................................................................................................................................................. b) 4 .................................................................................................................................................. c) 12 ................................................................................................................................................ d) 2 ..................................................................................................................................................

17. A faísca na vela salta quando o êmbolo faz o tempo de: a) Escape ........................................................................................................................................ b) Compressão ........................................................................................... ..................................... c) Admissão .............................................................................................. ....................................... d) Inamação................................................................................................................................... Inamação...................................................................................................................................

18. Qual a necessidade da existência de uma grande tensão nas velas? a) Produzir a inamação da mistura ar/gasolina ............................................................................. b) Reduzir o desgaste nas velas ..................................................................................................... c) Melhor arrefecimento .................................................................................................................. d) Só é necessária em alta rotação................................................................................... ..............

S.6


19. Ao accionar a chave de ignição, constatou-se que o motor de arranque não gira. a) Bateria totalmente totalment e carregada .......................................................................................... ............ b) Correia do alternador com folga.................................................................................................. folga .................................................................................................. c) Motor de arranque com avaria .................................................................................................... d) Problemas no sistema de ignição ...............................................................................................

20. As velas frias são geralmente aconselhadas para motores: a) Lentos ......................................................................................................................................... b) Rápidos ....................................................................................................................................... c) Usados ........................................................................................................................................ d) Grandes ......................................................................................................................................


S.7

Tabelaa de Corrigenda do Pós-T Tabel Pós-Teste este

TABELA DE COTAÇÃO DO PÓS-TESTE

S.8

Nº das Perguntas

Resposta Certa

1

A

2

A

3

C

4

C

5

B

6

D

7

C

8

D

9

B

10

B

11

C

12

B

13

D

14

C

15

A

16

B

17

D

18

A

19

C

20

B


ANEXOS

Exercícios Práticos

EXERCÍCIOS PRÁTICOS Exemplos de exercícios práticos a desenvolver no seu posto de trabalho e de acordo com a matéria constante no presente módulo.

EXERCÍCIO N.º 1 - VERIFICAÇÃO DO PONTO DE IGNIÇÃO - VERIFICAÇÃO DO PONTO DE IGNIÇÃO DE UM VEÍCULO AUTOMÓVEL, REALIZANDO AS TAREFAS INDICADAS EM SEGUIDA, TENDO EM CONTA OS CUIDADOS DE HIGIENE E SEGURANÇA.

EQUIPAMENTO NECESSÁRIO - 1 VEÍCULO AUTOMÓVEL COM MOTOR A GASOLINA - FERRAMENTAS E SACA VELAS COM MANIPULO - SIMULADORES DE IGNIÇÃO - PISTOLA ESTROBOSCÓPICA

TAREFAS A EXECUTAR 1 – ELABORAÇÃO DE UM ESQUEMA ELÉCTRICO ELÉCTRICO DE IGNIÇÃO CONVENCIONAL (PLATINADOS). 2 – MONTAGEM DE IGNIÇÃO POR EFEITO DE HALL EM SIMULADOR. 3 – MONTAGEM DE IGNIÇÃO POR GERADOR DE IMPULSOS EM SIMULADOR. 4 – MEDIR SINAL DO SENSOR DE HALL E GERADOR DE IMPULSOS. 5 – MONTAGEM DE IGNIÇÃO INTEGRAL EM SIMULADOR. 6 – MUDANÇA DE VELAS. 7 – VERIFICAÇÃO DO PONTO DE IGNIÇÃO COM PISTOLA ESTROBÓSCOPICA


A.1

Exercícios Práticos

GUIA DE AVALIAÇÃO DOS EXERCÍCIOS PRÁTICOS EXERCÍCIO PRÁTICO Nº1: VERIFICAÇÃO DO PONTO DE IGNIÇÃO

NÍVEL DE EXECUÇÃO

TAREFAS A EXECUTAR

GUIA DE AVALIAÇÃO (PESOS)

1 – Elaboração de um esquema eléctrico de ignição convencional

2

2 – Montagem de ignição por efeito de Hall em simulador

3

3 – Montagem de ignição por gerador de impulsos em simulador

3

4 – Medir sinal do sensor de Hall e gerador de impulsos

2

5 – Montagem de ignição integral em simulador.

3

6 – Mudança de velas.

3

7 – Vericação do ponto de ignição com pistola estroboscopica.

4

CLASSIFICAÇÃO

A.2


20

310-01_00-03-02_Edicao2.0_SPB

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