AULA DE IGNIÇÃO

8/3/2019 AULA DE IGNIO

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Notas de aula: Sistemas de ignio Prof. Dr. Antonio Moreira dos Santos 1

SISTEMAS DE IGNIO

Em todos os motores do ciclo Otto, que usam gasolina, etanol ou mistura dos dois a

combusto da mistura ar-combustvel iniciada por um sistema de ignio. Nesses motores atenso de ignio necessria para romper a fasca no eletrodo da vela da ordem de 5.000 at

20.000 volts. O valor da tenso de ignio depende de fatores tais como tipo de combustvel,

razo ar-combustvel, taxa de compresso e abertura dos eletrodos da vela. A energia necessria para a ignio de uma mistura ar-combustvel da ordem de 0,1 miliWatt-seg. Contudo, o

sistema de ignio tem que ser capaz de fornecer energia e tenso superior aos valores

anteriormente citados para garantir a ignio em condies adversas tais como na partida a frio enas aceleraes rpidas. A energia para a ignio fornecida por baterias que na maioria das

vezes fornece energia 12 ou 24 volts. Portanto, necessrio um sistema que seja capaz de

produzir alta tenso a partir da tenso da bateria.Nos veculos fabricados antes da dcada de 80 o sistema mais usado era o denominado

ignio por bateria, figura 1.

Fig. 1 Sistema de ignio por bateria.

Neste sistema, o conjunto bobina, condensador e platinado so responsveis por

transformar a energia de baixa tenso da bateria em energia de alta tenso a ser entregue na vela

de ignio.

A bobina de ignio uma espcie de transformador composta por um ncleo de ferroenvolvido por dois enrolamentos, um envolvendo o outro, isolados entre si: o enrolamento

primrio constitudo por cerca de 180 espiras de fio de cobre grosso e o enrolamento secundrio

constitudo por cerca de 18.000 espiras de fio de cobre fino.O borne de nmero 15 do enrolamento primrio ligado ao plo positivo da bateria

atravs da chave de ignio. O outro borne, o de nmero 1, ligado ao plo negativo da bateria


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atravs do conjunto condensador e platinado, ligados em paralelo, tendo como condutor a carcaa

metlica do veculo e do motor (massa).

O enrolamento secundrio tem uma das suas extremidades ligada massa atravs do

conjunto condensador platinado; a outra extremidade a sada de alta tenso que pode alcanarat 35.000 volts. Esta sada, de nmero 4, ligada s velas, uma de cada vez, atravs do rotor do

distribuidor de ignio. O enrolamento secundrio tem pelo menos 100 vezes mais espiras do que

o enrolamento primrio.Em condies normais de uso do motor com ignio por bateria a tenso secundria

aproximadamente 100 vezes mais elevada que a tenso primria.

O platinado aberto pelos ressaltos do eixo do distribuidor no momento que cadafasca tem que ser disparada em cada uma das velas. Assim, o eixo do distribuidor possui tantos

ressaltos quanto o nmero de cilindros do motor. Nos motores de quatro tempos o eixo do

distribuidor gira com a metade da rotao do motor. Num motor de quatro cilindros o platinado aberto a cada 90 graus do eixo do distribuidor e a cada 180 graus do girabrequim.

Fig. 1 Platinado.


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Armazenamento da energia de ignio:

Fig. 2 Armazenamento da energia.

Estando a chave de ignio ligada e o platinado fechado, fluir pelo enrolamento

primrio uma corrente. A corrente primria

levar cerca de 10 ms para alcanar o seu

valor de repouso, 3 a 4 amperes.Quando o platinado se fecha, inicia-

se a formao de um campo magntico em

torno do ncleo de ferro, que induz umatenso (Ui) atuando em contraposio

tenso da bateria (UB). Enquanto o campo

magntico se forma, somente uma parte datenso da bateria se torna atuante para que

flua a corrente primria (Uw). Depois de

formado o campo magntico a tensocontrria induzida desaparecer.

O platinado aberto alguns grausantes do mbolo atingir o PMS no curso decompresso, no ponto ideal de ignio em

cada regime de funcionamento do motor.

Formao da alta tenso: No momento que se abre o platinado, a

corrente no primrio interrompida,

desfazendo-se o campo magntico,

induzindo tanto no primrio quanto nosecundrio uma tenso. As tenses so tanto

mais elevadas, quanto mais rapidamente sedesfizer o campo magntico. A tenso no

secundrio ser tanto mais elevada quantomaior for relao de espiras e quanto mais

intensa for a corrente primria no momento

de sua interrupo.O condensador ligado em paralelo

com o platinado tem a funo de auxiliar o

rompimento rpido do campo magnticoevitando a ocorrncia de fasca nos plos do

platinado.


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Fig. 3 Tenso secundria.

Formao da fasca:

Observe na figura ao lado que

quando o platinado aberto a tensoinduzida no primrio alcana mais de 100

volts, enquanto que a tenso induzida no

secundrio atingem mais de 15.000 volts. Afasca nos eletrodos da vela se forma com

tenso que varia entre 5.000 e 15.000 volts,

dependendo da razo ar-combustvel, da taxade compresso, da rotao do motor, da

turbulncia da mistura, da abertura dos

eletrodos e de outros fatores menosimportantes.

A tenso do secundrio e a duraoda fasca dependem tanto do armazenamentoda energia quanto da turbulncia da mistura

ar-combustvel.

Quando o motor opera em baixa

rotao, o tempo que o platinado permanecefechado relativamente grande, permitindo

um grande armazenamento de energia. A

tenso no secundrio atinge valores elevados

e a durao da fasca de aproximadamente1,4 mili-segundo, veja a figura 4.

Fig. 4 Motor 1.000 rpm.


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Fig. 5 Motor 5.000 rpm.

Quando o motor opera em altarotao a energia armazenada reduzida

devido ao pequeno tempo que o platinado

permanece fechado. A fasca de ignio serompe numa tenso menor, composta por

diversas fascas, devido a alta turbulncia da

mistura ar-combustvel. A durao da fascatambm menor, da ordem de 0,6 mili-

segundos, devido a menor quantidade de

energia armazenada em funo do menor

tempo de permanncia do platinado fechado.

Ponto de ignio e combusto da mistura:Desde o momento da ignio da

mistura ar-combustvel at a sua total

combusto, decorre um tempo de

aproximadamente 2 mili-segundos. Ento, necessrio que a fasca seja produzida antes

do PMS, num ponto timo, tal que a mxima

presso de combusto venha ser atingida to

logo que o mbolo ultrapasse o PMS. Este

ponto timo s pode ser determinado emensaios dinamomtricos.

Se a fasca ocorre muito cedo o

mbolo que est em movimento ascendente,ser fortemente freado. Se a fasca ocorrer

muito tarde, a combusto ocorrer

principalmente no curso de expanso e nosdutos de escapamento. Em ambos os casos a

potncia produzida ser pequena em relao

energia do combustvel consumido. Fig. 6 Ponto de ignio.


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A indicao do ponto de ignio

timo feita atravs do ngulo em graus que

faltam para a manivela atingir o PMS,

durante o curso de compresso, para a fascaacontea e a presso seja mxima logo aps

o mbolo atingir o PMS. Quando a fasca

ocorre antes deste ponto est adiantada equando acontece depois est atrasada.

O tempo de durao do processo de

combusto constante enquanto a razo ar-combustvel permanecer constante. Portanto,

se a rotao do motor aumentada o ponto

de avano tem que ser adiantado. Se o pontono for corrigido a combusto ocorrer

durante o processo de expanso e descarga.Diversos fatores determinam o ponto

exato para o disparo da fasca, em cada

regime de operao do motor: O tipo do

motor; o tipo de combustvel, a rotao do

motor; a carga de ar e combustvel; a taxa decompresso; o formato da cmara; as

condies atmosfricas e a posio da vela.

Quando a fasca lanada muito

adiantada pode ocorer o surgimento dofenmeno da detonao (batida de pino).

Nos ensaios dinamomtricos determinado o ponto timo de ignio para o

motor operando em todos os regimes derotao e carga.

Quando um motor opera com a

borboleta de acelerao toda aberta, dizemosque ele est em plena carga pois, nesta

posio o enchimento do cilindro com a

carga ar-combustvel mxima. Quando eleopera com a borboleta parcialmente aberta,

dizemos que ele est em cargas parciais.

Carga de 75% significa que a abertura da borboleta tal que entra 75% da carga queentraria a 100% de abertura e nesta condio

o motor produz 75% da sua potncia

mxima naquela rotao.

Curva de avano plena carga:

A curva de avano de plena carga

levantada em ensaios dinamomtricos. Omotor em desenvolvimento testado em

plena carga, fazendo-se o avano de ignio

por meio de mecanismos controlados

manualmente, observando-se, em cada

rotao, qual o ponto de ignio onde omotor comea a detonar. Estes pontos so

colocados num grfico como o da figura 7

(linhas pontilhadas).

Fig. 7 Curva de avano, plena carga.

Ento estabelecido um limite de

segurana, onde a potncia no caia mais doque 1%, para se determinar a curva de

avano de plena carga que o motor deve ter.

O sistema de ignio deve ter um dispositivoque permita fazer este avano de ignio em

funo da rotao, quando o motor estiver

operando em regime de plena carga.

Curva de avano cargas parciais;

Quando os motores operam em

cargas parciais, necessitam de um avano de

ignio superior queles da plena carga. Isto

ocorre porque em cargas parciais os cilindros

so cheios com uma menor carga de misturaar-combustvel, o que reduz a velocidade de

propagao da chama na carga.

A curva de avano cargas parciaisso levantadas da mesma forma que a plena

carga porm, nestes ensaios so anotados

tambm a presso vacuomtrica no coletorde admisso, que o indicativo da situao

operacional do motor.


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Ignio eletrnica: No Brasil, a partir da dcada de 70,

os motores passaram a receber sistemas

eletrnicos auxiliando os sistemas mecnicose pneumticos.

A primeira inovao foi a ento

chamada ignio eletrnica que consistiaapenas da introduo de um mdulo

transistorizado, adicional, que tinha a

finalidade de aumentar a potncia do sistemade ignio sem desgastar prematuramente o

platinado.

Neste sistema a corrente do circuitoprimrio passa atravs de um transistor pelo

circuito emissor E e coletor C, figura 11. O platinado ligado em srie com circuitoemissor E e base B do transistor, figura 11.

Fig. 11 Ignio transistorizada.A maior vantagem deste sistema

que permite gerar uma maior potncia na

fasca, mesmo em motores operando em alta

rotao. No primrio da bobina pode circularum alta amperagem enquanto pelo platinado

circula um amperagem de comando baixa.

Fig. 12 Correntes no sistema

transistorizado.Quando o platinado se abre,

interrompendo uma corrente 2A, o transistor

corta a corrente de 8A do circuito primrio,que cerca de 2,5 vezes maior que a do

sistema anterior. A bobina deste sistema tem

tambm uma maior relao de espiras

secundrio/primrio. Neste sistema osavanos do ponto de ignio no sofrerammodificaes.

Fig. 13 Impulsor Hall.


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Numa segunda etapa de evoluo o

platinado foi substitudo por um sistema

gerador de impulso (2, na fig. 13) que

usado para comandar a corrente do circuitoprimrio atravs do transistor. Tambm neste

sistema os avanos do ponto de ignio no

sofreram modificaes. Nos sistemas mais modernos o

distribuidor foi eliminado. O comando do

sistema de gerao de energia de altapotncia passou a ser feito pelo sensor 7, fig.

14, que l a posio dos cilindros atravs dos

dentes do volante e a gerao da alta tensopassa a ser feita por bobinas que alimentam

diretamente as velas. Em alguns motoresexiste uma bobina para cada vela (2 da fig.14) e em outros uma bobina para duas velas.

Fig. 14 Sistema sem distribuidor.

O comando do ponto de ignio

passou a ser feito por software que so

auxiliados por mapas de ponto de ignio e

pelo sensor de detonao (6 da fig. 14).

Bibliografia:- Ignio por bateria Apostila Tcnica /

BOSCH.- Sistemas eletrnicos de ignio por bateria

Apostila Tcnica / BOSCH.

- Automotive Handbook, 3 rd Edition /

BOSCH.

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