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Como já vimos no capítulo anterior é preciso uma faísca para iniciar a explosão do combustível no cilindro (exceto em motores Diesel, onde não há ignição por faiscamento e a explosão ocorre devido à pressão). O faiscamento é obtido por descarga elétrica nos terminais da vela encaixada dentro da câmara de combustão do cilindro. Com uma mistura A/F ideal (lâmbda l= 1) é necessário uma energia de aproximadamente 0,2 miliJoules (mJ) para provocar a combustão. Misturas A/F mais ricas ou mais fracas (l menor que 1 ou l maior que 1, respectivamente) exigem energia mais alta, cerca de 3 mJ. De qualquer modo o circuito deixa disponível cerca de 100 mJ para a vela, evitando qualquer possibilidade de falha. Além da quantidade de energia disponível outros fatores influenciam a combustão dentro do cilindro. Em primeiro lugar a posição em que os terminais da vela ficam na câmara de combustão, sendo ideal uma boa profundidade, que permita uma combustão rápida propagando-se a toda mistura A/F. Em segundo lugar a duração do faiscamento é determinante para uma boa combustão, assegurando que ela ocorra mesmo que haja alguma falha no primeiro instante. A energia de ignição é retirada da bateria. Para se obter o
faiscamento um dos terminais da vela é aterrado (0 Volt) e o outro levado a mais de Também já vimos no capítulo anterior que a ignição no cilindro ocorre na frequência de cerca 1500 vezes por minuto. Esta deve ser a frequência (aproximada) de operação do sistema de ignição (para cada cilindro) sincronizada com o mapa de trabalho do motor. Temos assim uma visão da potência, rapidez e precisão exigidos do sistema de ignição , tornando-o uma das partes mais complexas e delicadas do automóvel. As condições de operação do motor também condicionam o sistema de ignição: um veículo a alta velocidade exige ignição rápida e pouco antes do TDC (a câmara do cilindro está a temperatura elevada, facilitando a combustão); já um veículo frio iniciando seu funcionamento precisa de ignição bem antes do TDC (a câmara do cilindro está fria, dificultando a combustão). No sistema de ignição convencional temos dispositivos mecânicos que permitem alguns ajustes no ponto de ignição (adiantando-o ou retardando-o), conforme a condição de operação do motor. Três objetivos orientam o funcionamento do motor e seu sistema de ignição: *
performance (potência e velocidade) O sistema de ignição convencional não pode satisfazer simultaneamente aos três objetivos, pois eles são contraditórios entre si. Mas de uma maneira geral quanto maior a velocidade do veículo mais avançado (mais perto do TDC) deve ser o ponto de ignição (e em consequência é maior a emissão de poluentes).
2-1 sistema de ignição convencional (a) componentes (b) circuito A figura 2-1 ilustra um sistema de ignição convencional com os componentes em (a) e o correspondente circuito em (b). Podemos dividir o sistema em quatro partes: BATERIA (fonte de energia), BOBINA (transformação de 12 V da bateria em 30 000 V nas velas), DISTRIBUIDOR DE IGNIÇÃO (recebe a descarga de alta voltagem da bobina e a distribui para uma das velas), VELAS DE IGNIÇÃO (provocam o faiscamento dentro do cilindro).
2-2 (a,b) representações de auto-transformador A bobina é um auto-transformador, ou seja, dois enrolamentos independentes em torno de um mesmo núcleo ferromagnético (figura 2-2). A variação da corrente elétrica no primário (enrolamento AB) induz outra corrente elétrica no secundário (enrolamento AC). A intensidade da corrente induzida é proporcional à rapidez da variação e ao número de voltas de fio em cada enrolamento. Em especial ocorre uma grande indução quando a corrente do primário é subitamente cortada (variação do valor da corrente no momento do corte até zero). Quando o contacto do interruptor está fechado a corrente elétrica sai do polo positivo da bateria, atravessa o primário da bobina e é aterrado (não passa pelo condensador, pois é corrente dc). Com isso armazena-se um campo magnético muito forte no transformador (bobina). Ao abrir o contacto do interruptor a corrente elétrica é cortada subitamente, e o campo magnético armazenado é convertido em corrente elétrica no secundário do transformador.
2-3 interruptor de ignição O interruptor gira juntamente com o eixo do distribuidor, que por sua vez é sincronizado com o eixo do motor; assim a rotação do interruptor é dependente da velocidade do motor. Ele tem tantos ressaltos quantos cilindros houver (geralmente 4 ou 6) e um braço móvel mantendo o contacto ("platinado") do primário da bobina para o aterramento (figura 2-3). Quando algum ressalto atinge o braço móvel este se ergue, abrindo o contacto e cortando a corrente elétrica no primário do transformador (depois volta à posição de contacto fechado). Os ressaltos e o braço móvel são dispostos fisicamente de tal modo que a abertura do contacto (pelo acionamento do braço) corresponda exatamente ao ponto de ignição de um dos cilindros. Portanto, em uma rotação do eixo do distribuidor - e também uma rotação do eixo do motor - teremos uma ignição para cada cilindro. Além de acionar o interruptor o eixo do distribuidor também sincroniza o fechamento de contacto entre o secundário do transformador e as velas. No ponto central ele recebe a saída do secundário (através de um cabo blindado de alta tensão), que fica disponível na sua ponta giratória. Durante a rotação do eixo esta ponta vai entrando em contacto alternadamente com os terminais ligados às velas, distribuindo para uma de cada vez a alta tensão gerada no secundário da bobina (devido ao corte da corrente elétrica no primário desta).
2-4 eletrodos da vela A vela é simplesmente um suporte para os dois eletrodos da
descarga elétrica. Ela é atarrachada ao chassis do motor, que passa a ser o
massa (0 Volt) ligado ao eletrodo inferior (figura 2-4). O eletrodo superior
recebe a saída do secundário do transformador. Quando o interruptor corta a
corrente no primário a saída do secundário gera uma tensão de cerca A sincronização entre os eixos do distribuidor de ignição e do motor faz com que cada vela receba um faiscamento durante uma rotação do eixo do motor. A sincronização entre os relevos do interruptor e o eixo do distribuidor garante que a ignição ocorra no momento certo dentro do cilindro (quase o TDC). Mas isso ainda não é suficiente para atender a várias condições de trabalho do motor. Por exemplo, com o veículo em alta velocidade o ponto de ignição deve ser adiantado (mais próximo ao TDC), com o motor frio a ignição precisa ser retardada (muito antes do TDC). Alguns dispositivos mecânicos no interruptor ajudam a ajustar o ponto de ignição às condições de trabalho. O primeiro deles aproxima o braço móvel dos relevos conforme a velocidade do veículo aumenta, adiantando o ponto de ignição. O segundo varia a distancia entre relevos do interruptor e braço móvel dependendo da pressão no coletor de admissão, tornando o ponto de ignição dependente da carga no motor. Entretanto estes ajustes são limitados e parciais, atingindo poucas condições de trabalho do motor. |
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