Cap 4 - SISTEMA DE IGNIÇÃO E ELÉTRICO DO MOTOR

Cap. 4 Sist. de Ignição e Elétrico do MotorEnildo – [email protected] Escola Hélio Roberto do Amaral

CAPÍTULO 4 SISTEMA DE IGNIÇÃO DO

MOTOR


Introdução Pág. 4-1 Função do sistema:

• Motores a Pistão: Liberar uma centelha de alta energia para cada cilindro do motor na seqüência de ignição, com um número de graus de avanço predeterminado em relação ao ponto morto alto do pistão.

• Motores a reação: Liberar alta energia para a vela na câmara de combustão, durante o ciclo de partida, ou sempre que necessário em pousos e decolagens ou quando houver risco de apagamento da chama. Ex. Chuva torrencial.

• A voltagem de alimentação do sistema deve ser suficiente para garantir a ocorrência do centelhamento entre os eletrodos da vela em qualquer condição de operação.


Sistemas de ignição do motor alternativo Pág. 4-1

Classificações

• Ignição por bateria ou por magneto.

• Ignição simples ou dupla.


Ignição por Magneto

• A fonte de energia é o magneto:

• Gera corrente alternada através de um ímã permanente acionado pelo motor como fonte de energia.Sua operação está sincronizada com o motor, de maneira que a centelha ocorra somente antes do ponto morto alto no tempo de compressão.

Classificação: • Baixa tensão: gera uma baixa voltagem que é

distribuída para uma bobina transformadora, próxima de cada vela, eliminando assim alguns problemas inerentes ao sistema de alta tensão.

• Alta tensão: gera uma alta voltagem que é distribuída diretamente para as velas através dos cabos. Nesse sistema o magneto é com um PAI: Gera Transforma e Distribui.


Sistemas de ignição do motor alternativo Pág. 4-1Ignição por Magneto de Alta Tensão

• Divide-se em três circuitos distintos:

• O circuito magnético,

• o circuito elétrico primário e

• o circuito elétrico secundário;


Ignição por Magneto de Alta Tensão

• O circuito magnético consiste em um ímã permanente rotativo de múltiplos pólos, um núcleo de ferro doce, e sapatas polares

Capacidade Plena Fluxo para direita

Capacidade Plena Fluxo para

Esquerda



• O circuito elétrico primário consiste de:• 1) Platinado• 2) Condensador, (evita o centelhamento no Platinado) (CLIQUE AQUI)• 3) Bobina feita de várias espiras de fio grosso em cobre, com uma de

suas extremidades aterrada no próprio núcleo, e a outra conectada ao contato não aterrado do platinado.

O platinado será comandado próximo da posição de capacidade plena. Quando os contatos se tocam, o circuito elétrico primário está fechado e a rotação do ímã induz um fluxo de corrente na bobina.



• 1) Platinado (Vídeo)



• Circuito Elétrico Primário ou Conjunto da bobina • Consiste em um núcleo em ferro doce, em torno do qual encontraremos as bobinas

primária e secundária, sendo que a secundária se encontra enrolada sobre a primária.

• A bobina secundária é feita de um enrolamento contendo aproximadamente 13.000 voltas de fio fino e isolado, com um terminal eletricamente aterrado a bobina primária ou ao núcleo, e o outro terminal conectado ao rotor do distribuidor. Ambas as bobinas são revestidas com um material não-condutivo como baquelita, borracha rígida, ou cambraia envernizada. Por fim, o conjunto é fixado nas sapatas polares por parafusos e braçadeiras.



• Distribuidor: Engrenagem Distribuidora + Bloco Distribuidor

No momento em que o rotor de ímãs encontra-se na posição de folga “E”

para o cilindro N° 1 e o platinado aberto, o rotor do distribuidor alinha-

se com o eletrodo N° 1 no bloco distribuidor.

A tensão secundária induzida no momento que o platinado abre, passa

pelo rotor, onde ocorre o arco num pequeno vão de ar para

o eletrodo N° 1 do bloco.



• Distribuidor: Engrenagem Distribuidora + Bloco Distribuidor

O distribuidor gira com metade da velocidade do eixo de manivelas em todos os motores de quatro tempos.O bloco terá tantos eletrodos quantos cilindros existirem, ou tantos eletrodos como cilindros servidos pelo magneto



• Ventilação do Magneto• Prevenção de umidade no interior do

magneto evita fuga de centelha• Pressurização do Magneto• Eliminação de vapores e gases

Magneto Pressurizado: através desse tubo é injetado ar sangrado da admissão. Lembrando que somente podem voar a grande altitude motores a pistão equipados com Turbo compressores e portanto a admissão estará com alta pressão.



Firing order – Ordem de fogo• 6 cilindros: 1-6-3-2-5-4 • 4 cilindros: 1-3-2-4

1

2

3

4

1

6

5

4

3

2

Lycoming: Cilindro n° 1 é o da dianteira direita•Continental: Cilindro n° 1 é o da traseira

direita.


Ignição por Magneto de Alta Tensão – Cabos de ignição

Finalidade da Cablagem:

Suportar os fios e os proteger de danos devido ao aquecimento do motor, vibração ou chuva;

Isolamento de interferência eletromagnética que surge quando circula alta voltagem pelos cabos. Este isolamento é feito através da Blindagem (Shield)


Cablagens para Magneto de alta tensão







Fio de aço inox com 7 fios

Isolamento de silicone 5 mm

Malha metálica (shield) de isolamento de ruídos

VHF/COM

Encapamento de silicone de proteção




Ignição por Magneto – Interruptores de Ignição

• Interruptores de ignição • Localizados na cabine de comando, controlam todas as

unidades do sistema de ignição. • Quando o interruptor é posicionado para "OFF", um circuito é

fechado através dele para a massa. • Um terminal do interruptor é conectado ao circuito elétrico

primário, entre a bobina e os platinados. O outro terminal é conectado à massa do avião.



Chave ligada Chave desligada



NOTAS: O interruptor de ignição se diferencia em pelo menos um

aspecto de todos os outros tipos de interruptores, no fato de que, quando o inter ruptor é posicionado para "OFF", um circuito é fechado através dele para a massa. Em outros interruptores elétricos, a posição "OFF", normalmente abre o circuito.

Durante o cheque de magnetos o piloto deve reduzir a rotação para “marcha-lenta” e depois posicionar a chave momentaneamente para OFF quando deve perceber se os magnetos realmente param de funcionar.

Caso o motor não dê sinais de que vai parar, pode ser que a chave não está desligando o magneto e isto se chama “Hot Magneto” ou “magneto quente”. Se o problema não for corrigido o motor poderá funcionar inadvertidamente se a hélice for movimentada.



• Quando o interruptor é colocado na posição "esquerda", somente o magneto esquerdo funciona; na posição "direita", somente o direito funciona, e na posição "ambos", os dois magnetos funcionam.


Sistemas de ignição do motor alternativo Pág. 4-1Ignição por Magneto de Alta Tensão

Magneto Duplo (Eixo único) Magneto Simples


Magneto – Partes internas•Bobina

s•Engrenagem Distribuidora

•Platinados

•Bloco Distribuidor

•Rolamentos

•Condensadores


Magneto – Partes internas


Princípios de operação MAGNETO DE ALTA TENSÃO

• O imã rotativo posicionado na folga “E” produz a máxima intensidade de corrente que fica disponível no circuito primário da bobina.

• Esse ponto coincide com o momento em que o o cursor do distribuidor está posicionado no na posição para enviar a centelha através do cabo para a vela respectiva.

• Neste momento o platinado se abre e permite a passagem de corrente para o enrolamento secundário da bobina.

• Depois essa corrente de ALTA TENSÃO vai para o distribuidor e depois para o cabo e para a vela.


SISTEMA DE IGNIÇÃO DE ALTA TENSÃO


SISTEMA DE IGNIÇÃO ESQUEMÁTICO

45 INGNIÇÃO CONVENCIONAL.exe


Sistema de Ignição de Baixa Tensão

Sistemas de baixa tensão foram desenvolvidos para resolverem os seguintes problemas.

1) O aumento do número de cilindros por motor.

2) A exigência de que todas as aeronaves equipadas com rádio tenham seus cabos de ignição blindados (que acaba por causar fugas no sistema de alta tensão)

3) Operação em condições adversas – chuva forte.

4) O aumento de operações em elevadas altitudes.


Sistema de Ignição de Baixa TensãoMagneto apenas gera a corrente que é aumentada próximo a vela

em cada cilindro por bobinas individuais.

Bobinas 08 EA =

uma para cada vela

a

A

A

A

A

a

A

A

a


Princípios de operação do MAGNETO DE BAIXA TENSÃO

• O imã rotativo posicionado na folga “E” produz a máxima intensidade de corrente que fica disponível no circuito primário da bobina.

• Esse ponto coincide com o momento em que o o cursor do distribuidor está posicionado no na posição para enviar a centelha através do cabo para a vela respectiva.

• Neste momento o platinado se abre e permite a passagem de corrente de BAIXA TENSÃO para o distribuidor e depois para o cabo que leva essa corrente para a Bobina individual e depois para a vela.


Princípios de operação do Magneto de baixa tensão


Magneto de baixa tensão no motor radial Pratt & Whitney R-4360

Bobinas Cablagem


• A energia elétrica provém de uma bateria ou de um gerador, ao invés do magneto.

• E similar ao utilizado na maioria dos automóveis. • Um eixo de ressaltos, acionado pelo motor, abre um

contato elétrico (platinado) para interromper o fluxo de corrente da bobina primária de um transformador.

• O resultado do colapso do campo magnético induz uma alta voltagem na bobina secundária;

• Essa alta tensão é enviada para um distribuidor e depois para o cilindro apropriado.

Sistemas de ignição do motor alternativo Pág. 4-1Ignição por bateria


Sistemas de ignição do motor alternativo Ignição por bateria


Sistemas de ignição do motor alternativo Ignição por bateria

Cap. 4 Sist. de Ignição e Elétrico do Motor

Dúvidas Dúvidas


Unidades auxiliares de ignição Pág. 4-14

• Durante a partida dos motores, tanto os sistemas de alta quanto de baixa tensão não conseguem produzir a tensão necessária para produzir a alta tensão nas velas de também o seu ponto de ignição é avançado para permitir melhor funcionamento em altas rotações.

• Esse avanço de ignição dificulta a partida.• Por isso devem ser empregados recursos para

aumentar essa energia e também para atrasar o ponto do magneto.


Unidades auxiliares de ignição Pág. 4-14

1. Dínamo;

2. Acoplamento de impulso;

3. Vibrador de Indução;

4. Vibrador Interruptor de Retardo de Alta Tensão

5. Vibrador Interruptor de Retardo de Baixa Tensão


Unidades auxiliares de ignição Pág. 4-14• Dínamo – Gera alta tensão

Consiste em duas bobinas enroladas em torno de um núcleo de ferro doce, um jogo de contatos, e um condensador. O enrolamento primário tem um terminal aterrado internamente, e outro terminal conectado ao contato móvel. A tensão da bateria é aplicada no terminal do contato fixo quando a chave do magneto é colocada na posição "start", ou automaticamente quando o motor de arranque é engatado.


Unidades auxiliares de ignição Pág. 4-14• Dínamo – Gera alta tensão

A núcleo da bobina do dínamo se magnetiza quando passa corrente e por isso atrai um dos contatos do platinado causando sua abertura.Quando o platinado se abre deixa de passar corrente pelo núcleo da bobina o que provoca o fechamento do platinado (por ação de mola) e então o ciclo recomeçaA cada ciclo de abertura do platinado a centelha é liberada para o contato auxiliar do rotor do distribuidor que fica atrasado em relação ao contato normal permitindo assim a partida.


Unidades auxiliares de ignição - Dínamo


Unidades auxiliares de ignição - Dínamo


Unidades auxiliares de ignição Pág. 4-14Acoplamento de impulso (catraca)

Em baixas rotações estes contrapesos ficam distendidos e fazem com que a catraca fique

travada nos pinos dos magnetos

Pinos onde os contrapesos

travam a catraca

Ao ficar retida a catraca atrasa o eixo e portanto “atrasa” o ponto do magneto e quando é liberada aumenta a

rotação do eixo do magneto produzindo energia suficiente para a partida

A catraca é a única unidade auxiliar de partida que não depende de fonte de força externa ao motor.


Unidades auxiliares de ignição Vibrador de Indução

O Vibrador de indução utiliza energia da bateria e entra em ação quando se aciona o botão de partida.

Uma corrente pulsativa de Baixa tensão é enviada diretamente a um segundo platinado montado “atrasado” em relação ao Platinado normal.

Esta corrente é transformada em alta tensão pela bobina secundária e só então é enviada para as velas de ignição.

Após comandar o botão de partida para OFF, o vibrador deixa de funcionar e comando volta para o platinado avançado.


Unidades auxiliares de ignição Vibrador de Indução


Vibrador Interruptor de Retardo de Baixa TensãoE um tipo de vibrador semelhante ao Vibrador de Indução que é utilizado no Sistema de baixa tensão.

Além de proporcionar a corrente extra necessária para a partida ele também possui um circuito que desliga o magneto direito e retarda o ponto de ignição para permitir melhor resultado na partida do motor.


Vibrador Interruptor de Retardo de Alta Tensão

E um tipo de vibrador semelhante ao Vibrador de Indução que é utilizado no Sistema de Alta tensão.

Além de proporcionar a corrente extra necessária para a partida ele também possui um circuito que desliga o magneto direito e retarda o ponto de ignição para permitir melhor resultado na partida do motor.


Dúvidas Dúvidas


Velas de ignição – Motores a Pistão Pág. 4-20 Finalidade: conduzir um curto impulso de corrente de alta voltagem, através de um espaço dentro da câmara de combustão.

Num motor operando a 2.100 RPM:

Aproximadamente 17 centelhas saltam da vela por segundo.

Temperaturas acima de 3000 °F.Pressões dos gases de 2000 p.s.i.,Tensão Elétrica de cerca de 15.000 volts.

Os três principais componentes de uma vela de ignição são os eletrodos, isolante e cobertura externa.

A cobertura externa que possui rosca para fixação ao cilindro, é normalmente feita de aço especial resistente à corrosão devido aos gases do motor, garantindo a fixação.


Velas de ignição – Motores a Pistão Pág. 4-20

Tipos de velas quanto a drenagem de Calor:Quente: possuem um grande nariz isolador, que cria um longo caminho de transfe rência de calor Fria: possuem um isolador relativamente pequeno, para permitir uma rápida transferência de calor para a cabeça do cilindro


Velas de ignição – Motores a Pistão Pág. 4-20 Tipos de velas quanto a profundidade da rosca de fixação no cilindro:

Longas ou curtas, o que importa é se as velas são de tipo aprovado para o motor.

A profundidade incorreta pode resultar numa queima deficiente e fixação incorreta quando muito curtas ou até provocar um contato entre os eletrodos e o pistão quando muito longas. Vídeo: Rosca inferior das velas e Tipo de rosca superior


Velas de ignição – Motores a Pistão Pág. 4-20 Folgas dos eletrodos das velas: GAP

O perfeito ajuste da folga dos eletrodos das velas é muito importante para o bom funcionamento do sistema.

Se a folga estiver menor que o recomendado a centelha será muito fraca e qualquer sujeira poderá interromper o funcionamento da vela.

Se a folga for maior do que o recomendado a centelha não terá força para saltar e também ocorrerá falha da vela.

O GAP CORRETO É DETERMINADO PELO FABRICANTE DA VELA.

VÍDEO: Tipos de eletrodos e folga das velas


Manutenção e inspeção da vela. Pág. 4-39


Velas de ignição – Motores a Pistão Pág. 4-20 Limpeza e testes das velas de ignição. Normalmente a cada 100 horas de funcionamento nos motores convencionais.A troca em geral com 250 ou 300 horas ou em caso de desgaste excessivo.


Velas de ignição – Vista em corte


Dúvidas Dúvidas


Manutenção e inspeção do Sistema de ignição de motores alternativos Pág. 4-21

Rolamentos e buchas

Folgas, desgaste e perda de rendimento do magneto.

Eixo rotativo ou imã rotativo

Desgastes, corrosão, folgas rachaduras, desmagnetização

Catraca ou acoplamento de impulso

Desgastes, corrosão rachaduras, desmagnetização, folgas nos eixos e pinos

Bobinas Rachaduras, perda do isolamento interno

Platinado Furos ou erosão nos contatos

Condensador Quando estiver defeituoso a centelha saltará no Platinado o que vai provocar quedas de RPM no teste de magneto e desgaste prematuro do condensador


Manutenção e inspeção do Sistema de ignição de motores alternativos Pág. 4-21

Engrenagens Desgaste, perda de dentes o que alteram o ponto interno

Distribuidor Rachaduras que provocam grande queda de RPM Maior que 300 RPM

Cablagens Perda do isolamento que provoca fuga de centelha com queda de RPM e ruido nos rádios. Resistência elétrica fora do padrão o que reduz o desempenho do sistema

Velas Quebra do isolamento cerâmico interno, desgaste nos eletrodos o que aumenta a folga, rompimento do eletrodo central

Retentores ou vedadores

Podem permitir a entrada de óleo do motor ou de umidade externa. Em ambos os casos poderá haver queda de RPM


Dúvidas Dúvidas


Dispositivos de regulagem dos magnetos Pág 4-22

Ponto Interno do MotorO motor tem que ser montado no ponto

correto – com as engrenagens internas sincronizadas.

O motor tem que estar com o pistão do cilindro n° 1 no ponto morto alto no tempo de compressão no avanço correto (conforme o Manual) para esse particular motor. Ex. 20º.

Após isso confere-se nas marcas de ponto externas se o ponto está correto.



Ponto Interno do Motor

Marca de ponto na engrenagem do eixo

virabrequim

Marca de ponto na engrenagem do eixo Comando de válvulas



Ponto Interno do Motor

Engrenagens no ponto correto



Ponto Externo do Motor

O motor tem que estar com o pistão do cilindro n° 1 no ponto morto alto no tempo de compressão no avanço correto (conforme o Manual) para esse particular motor. Ex. 20º.

Após isso confere-se nas marcas de ponto externas se o ponto está correto.



Marcas no flange do eixo X emenda do bloco – risco menor de erros

Marcas na caixa de redução pode provocar erros devido a folgas (normais) nas engrenagens


Sincronizando o magneto de alta tensão com o motor. Pág. 4-28





Ponto do Magneto

1) O pistão do cilindro número 1 deverá estar em uma posição descrevendo um número de graus, antes do ponto morto alto no tempo de compressão.

2) O rotor do magneto deve estar na posição da folga “E”.

3) Os contatos do platinado devem estar abertos pelo ressalto do came número 1.

4) A haste do distribuidor deve estar alinhada com o eletrodo servindo o cilindro número 1.









Erros no posicionamento do pistão;Erros devido a folgas internas das engrenagens

de acionamento no motor ou na caixa de redução; Platinado não abre na folga “E”; Qualquer outro erro pode alterar a regulagem

final da vela de ignição; Devido às grandes possibilidades de erros,

dispositivos temporizadores estão sendo desenvolvidos para tornar mais consistente os métodos de temporização;


Dúvidas Dúvidas


Analisador de motores Pág.4-54

O que é?

É uma adaptação do osciloscópio.

É um instrumento portátil ou fixo na aeronave;

Detectar, localiza e identifica anomalias na operação de motores, como as que são causadas por falha do sistema de ignição, detonação, válvulas, mistura pobre, etc.

Foi necessário numa época em que motores convencionais de grande porte e mais complexos estavam sendo usados em grandes aeronaves de transporte;

Seu uso em pequenas aeronaves se mostrou inadequado devido ao alto peso que variava em torno de 11 a 20 Kgs.


Analisador de motores






Dúvidas Dúvidas


Sistemas de ignição em motores a turbina Pág.4-56


• Componentes básicos:

• Caixas de ignição (Ignition exciters)

• Cabos de ignição (Ignition leads)

• Velas de Ignição (Igniters plugs)

IGNITION SYSTEM

Sistemas de ignição em motores a turbina


Linhas aéreas Inteligentes

TREINAMENTO DE MANUTENÇÃO

IGNITION EXCITERS




IGNITION LEADS




IGNITION PLUGS




IGNITION PLUGS


• The ignition system supplies the electrical spark necessary for combustion of the fuel/air mixture during startup, and is energized for landing, takeoff, and in bad weather.

IGNITION SYSTEM


• Location: The ignition exciter units are installed on the aft fan case at the 5 o'clock position.

• Identification: The ignition exciter units are two boxes that contain capacitor charging and discharging circuits and bleed resistor discharging circuits.

IGNITION EXCITER


• Location: The ignition leads extend from the ignition exciter units on the fan case, along the core engine at the 6 o'clock position, up to the igniter plugs at the 4 o'clock and 8 o'clock positions on the combustor case.

• Identification: The two ignition leads are 14-gauge stranded copper conductor with silicone rubber insulation, in a flexible conduit.

IGNITION LEADS


Identification: There are two igniter plugs. Each has an outer shell and an insulated center electrode.

IGNITER PLUGS


VELA CONFINADA

É usada em alguns tipos de turbinas; Opera em temperaturas um pouco mais frias;Por esta razão, não se projetam diretamente na

câmara de combustão; A centelha não permanece muito próxima da vela,

mas produz um arco além da face da câmara de combustão.


• Location: The igniter plugs are installed in the combustion case at the 4 o'clock and 8 o'clock positions.

IGNITER PLUGS


Inspeção e manutenção do sistema de ignição de motores a turbina Pág. 4-60

• A manutenção de um sistema típico de ignição de turbinas consiste primariamente em inspeção, teste, pesquisa de problemas, remoção e instalação.

• A inspeção de um sistema de ignição normalmente inclui o seguinte:

Inspeção / cheque Reparo

Fixação dos componentes, parafusos e braçadeiras

Reaperto e fixação como requerido

Curto-circuitos e arcos de alta tensão

Substituição dos componentes em falha e fiação.

Conexões soltas Fixação e aperto como requeridoNota: As instruções genéricas aqui sugeridas que não substituem as

instruções fornecidas pelo fabricante que devem sempre ser consultadas antes de se executar manutenção em qualquer sistema de ignição.


REMOÇÃO, MANUTENÇÃO E INSTALAÇÃO DOS COMPONENTES DOS CABOS DE IGNIÇÃO

• Cabos do sistema de ignição

• 1) Remover as braçadeiras que fixam os cabos de ignição ao motor.

• 2) Remover os frenos e soltar os conectores elétricos da unidade excitadora (caixa de ig nição).

• 3) Remover freno e desconectar o cabo da vela de ignição.


REMOÇÃO, MANUTENÇÃO E INSTALAÇÃO DOS COMPONENTES DOS CABOS DE IGNIÇÃO

• 4) Descarregar qualquer carga elétrica armaze nada no sistema através da massa, e remover os cabos do motor.

• 5) Limpar os cabos com solvente seco aprova do.

• 6) Inspecionar os conectores quanto as roscas danificadas, corrosão, isoladores quebrados e pinos do conector amassados ou quebrados.

• 7) Inspecionar os cabos quanto as áreas quei madas ou gastas, cortes, desgaste e deteriora ção de modo geral.

• 8) Executar o teste de continuidade dos cabos.

• 9) Reinstalar os cabos, obedecendo o procedi mento inverso ao da remoção.


REMOÇÃO, MANUTENÇÃO E INSTALAÇÃO DOS COMPONENTES DAS VELAS DE IGNIÇÃO

• 1) Desconectar os cabos de ignição das velas. • 2) Remover as velas de seus suportes. • 3) Inspecionar a superfície do eletrodo da vela. • 4) Inspecionar a haste da vela quanto ao desgas te. • 5) Substituir velas de ignição cuja superfície esteja

granulada, lascada, danificada, sujas ou carbonizadas. • 6) Instalar as velas de ignição nos suportes. • 7) Verificar a distância adequada entre a câmara de

combustão e a vela de ignição. • 8) Apertar as velas de ignição de acordo com o torque

especificado pelo fabricante. • 9) Frenar as velas de ignição. (se aplicável)


Dúvidas Dúvidas

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Cap 4 - SISTEMA DE IGNIÇÃO E ELÉTRICO DO MOTOR