Sistemas de Ignição

Sistemas de Ignição

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Sistemas de Ignição

Os sistemas de alimentação dos motores modernos já incorporam a ignição e a alimentação de combustível em um único sistema, conhecido por gerenciamento do motor. Geralmente é utilizada uma só unidade de comando para controlar todo o sistema de alimentação (faísca e combustível). Entretanto, antes de chegarmos a esse estágio, tivemos, por muitos anos, veículos equipados com o sistema de ignição convencional, composto por platinado, condensador, etc.

Apesar de ser um sistema em extinção, é conveniente esclarecer alguns pontos que sempre geraram dúvidas para os mecânicos.

 

Em um motor (ciclo Otto) com sistema de ignição convencional, a vela necessita de uma tensão (voltagem) que está entre 8.000 e 15.000 volts, para q seja produzida a faísca.

Essa tensão depende de vários fatores, tais como:

  • desgaste das velas (abertura dos eletrodos);

  • resistência dos cabos de ignição;

  • distância entre a saída de alta tensão do rotor e os terminais da tampa do distribuidor;

  • resistência do rotor;

  • ponto de ignição;

  • compressão dos cilindros;

  • mistura ar/combustível;

  • temperatura.

Existe, entre a maioria dos mecânicos, uma certa confusão no que diz respeito à tensão gerada pela bobina. Muitos pensam que, quanto mais potente for a bobina, maior será a faísca. Puro Engano! Na realidade não é a bobina que "manda" a energia que ela quer; e sim é o sistema de ignição que a solicita. Essa solicitação de energia (demanda de tensão de ignição) depende dos ítens mencionados anteriormente.

O sistema de ignição é composto de:

  • bateria;

  • chave de ignição;

  • bobina;

  • distribuidor;

  • cabos de ignição;

  • velas de ignição.

Antes de conhecer as diferenças entre os sistemas de ignição e bobinas, é importante saber como é gerada a alta tensão, necessária para a produção da faísca. Como sabemos, a tensão de 12V fornecida pela bateria não é suficiente para produzir a faísca na vela de ignição, portanto essa tensão deve ser aumentada até que alcance um valor necessário para o "salto" da faísca entre os eletrodos.

Esse aumento de tensão é obtido através da bobina de ignição, que nada mais é que um transformador que recebe da bateria uma baixa tensão e a transforma em alta tensão, necessária para a produção da faísca.

 

 

Bobinas de ignição

Construída em carcaça metálica, possui em seu interior um núcleo de ferro laminado e dois enrolamentos, que são chamados de primário e secundário. O enrolamento primário possui aproximadamente 350 espiras (voltas de fio) mais grossas que do secundário, e está conectado nos terminais positivo e negativo (bornes 15 e 1). O enrolamento secundário, com aproximadamente 20.000 espiras (fio mais fino), tem uma extremidade conectada na saída de alta tensão (borne 4) e a outra extremidade internamente conectada no enrolamento primário.

Quando a chave de ignição é ligada e dá-se a partida, o platinado abre e fecha. Quando o platinado fecha, o enrolamento primário recebe uma corrente (em torno de 4 ampères), que saiu da bateria pelo polo negativo, circulou pelo chassi do veículo, passando pelo distribuidor/platinado e circulando pelo enrolamento primário.

Durante o tempo que o platinado permanece fechado, está sendo produzido um campo magnético no núcleo de ferro da bobina. Essa campo magnético vai aumentando, até alcançar seu ponto máximo. Nesse momento, o platinado se abre (acionado pelo eixo de ressalto do distribuidor), interrompendo a circulação de corrente pelo circuito primário da bobina. Exatamente no momento da abertura do platinado, a corrente elétrica que está circulando deve ser bruscamente interrompida. Instantaneamente, o condensador atua como um acumulador, absorvendo eventualmente a corrente que poderia saltar (faísca) entre os contatos do platinado.

Essa faísca poderia causar dois tipos de dados:

  • "queimar" os contatos do platinado;

  • interferir na formação da alta tensão.

 

Distribuidor com platinado

Quando a corrente que circula pelo enrolamento primário (corrente primária) é bruscamente interrompida (pelo platinado e condensador), o campo magnético que estava formado no núcleo de ferro é extinto rapidamente. As linhas magnéticas quando estão desaparecendo começam a produzir (induzir) uma tensão de enrolamento secundário. A tensão produzida no secundário é elevada, em função do grande número de espiras (em torno de 20.000 voltas de fio).

A alta tensão produzida no enrolamento secundário é "encaminhado" para o cabo de alta tensão da bobina, até a tampa do distribuidor, passando pelo rotor e sendo "distribuida’ uma vez para cada cilindro, de acordo com a ordem de ignição de cada tipo de motor. A corrente de ignição, saindo da tampa do distribuidor, passa pelo cabo de alta tensão (cabo de vela), chegando até a vela onde, através dos eletrodos, será produzida a faísca de alta tensão.

 

Tensão da bobina de ignição

A alta tensão necessária para a produção da faísca depende de muitos fatores, inclusive varia de veículo para veículo.

Por exemplo: quando um veículo é novo, todos os componentes do sistema de ignição estão novos. Se nesse veículo instalamos um osciloscópio e medimos a tensão necessária para a ignição (faísca), vamos encontrar um valor em torno de 10.000 volts, suficiente para essa condição do veículo e dos componentes do sistema de ignição novos.

Porém, esse valor de tensão pode levar o mecânico a pensar que a bobina de ignição está avariada, principalmente levando em conta que a bobina que está instalada é, por exemplo, de 28.000 volts. A idéia (falsa) que se tem é de que se a bobina é de 28.000 volts (tensão máxima), ela tem que fornecer os 28.000 volts. Entretanto, sabemos que o valor de potência de uma bobina é o valor máximo que ela pode fornecer, e não a tensão normal de trabalho. A tensão normal de trabalho será sempre inferior à tensão máxima.

A tensão de 10.000 volts (exemplo) é suficiente para superar todas as resistências encontradas pelo caminho, que são:

  • distância entre os eletrodos da vela de ignição;

  • distância entre a saída de alta tensão da ponta do rotor e a tampa do distribuidor;

  • resistência (ohms) do rotor;

  • resistência (ohms) dos cabos de ignição;

E outros fatores mais, citados anteriormente.

 A medida em que os componentes do sistema de ignição vão se desgastando, maior será a exigência (demanda) de alta tensão.

Ex.: quando a vela de ignição é nova, os eletrodos têm a abertura (distância entre os eletrodos) calibrada de fábrica, que está ao redor de 0,7mm, dependendo de cada aplicação de veículo. Com o passar do tempo, e também dos quilômetros, os eletrodos vão se desgastando; é o efeito da eletroerosão (desgaste pelos saltos de faísca). Quanto maior for o desgaste dos eletrodos, maior será a necessidade de alta tensão.

Portanto, em média, a cada 0,1mm de desgaste nos eletrodos da vela, necessita-se em torno de mais ou menos 1.000V da bobina de ignição. Em resumo, quanto mais desgastada estiver as velas, mais a bobina terá que "trabalhar".

 

Rotor

Quando o rotor gira dentro da tampa do distribuidor e distribui a alta tensão, a corrente salta entre a ponto do rotor e o terminal da tampa. Esse salto de faísca também provoca desgaste de material da ponto do rotor e dos terminais da tampa. Quanto maior for a distância entre esses dois pontos, maior será a necessidade de alta tensão e mais a bobina terá que produzir. Portanto, a tampa do distribuidor e o rotor também são componentes de desgaste.

 

Resistência no rotor

Nos rotores existe um resistor supressivo (conhecido por resistência) que tem a função de atenuar as interferências eletromagnéticas produzidas pela faísca. Essas interferências podem interferir no funcionamento do rádio (ruído), injeção e outros componentes eletrônicos do veículo. A resistência deve ser medida e, se estiver em desacordo com o recomendado, o rotor terá que ser substituído, caso contrário poderá influir na potência de ignição.

 

 

Valores de resistência

N.º de tipo

Resistência

1 234 332 072

4,0...5,0 K W

082

4,0...5,0 K W

215

4,5...6,0 K W

216

4,5...6,0 K W

227

4,5...6,0 K W

271

0,9...1,5 K W

1 234 332 330

0,9...1,5 K W

9 231 081 628

4,0...5,0 K W

712

4,5...6,0 K W

1 234 332 350

0,9...1,5 K W

 

 

Cabos de ignição

 

 

Isolamento

Para conduzir a alta tensão produzida pela bobina até as velas de ignição, sem permitir fugas de corrente, garantindo que ocorra uma combustão sem falhas.

Supressão sem interferências

Com a mesma finalidade do resistor (resistência) do rotor, os cabos de ignição também possuem a característica de eliminar interferências eletromagnéticas produzidas pela alta tensão (faísca). Essas interferências podem prejudicar o funcionamento dos componentes eletrônicos do veículo, tais como: rádio, unidade de comando da injeção eletrônica, etc. O resistor está incorporado ao cabo de ignição e se apresenta de duas formas, dependendo do tipo de cabo:

TS: terminal supressor ou

CS: cabo supressivo

 

 

O supressor (resistor) está instalado ao longo do cabo, fazendo parte do próprio cabo e sua resistividade depende do seu comprimento. Quanto maior for o comprimento do cabo, maior será a resistência.

O valor indicado é de 6 a 10kW por metro (NBR 6880).

Se os valores de resistência estiverem acima do recomendado, teremos menor corrente de ignição, obrigando a bobina a produzir maior tensão para superar essa maior dificuldade.

Resultado: sempre que as resistências estiverem maiores que o recomendado, ou permitido, haverá menor potência de ignição e maior aquecimento da bobina.

 

Cuidados na troca

Evite problemas, manuseando os cabos de ignição corretamente.

Certifique-se de que as conexões estão com bom contato (bem encaixadas).

Em resumo, quando os componentes do sistema de ignição são novos, ou estão em bom estado, a bobina produz tensão suficiente para fornecer corrente para a produção da faísca. À medida em que esses componentes vão se desgastando, a bobina de ignição progressivamente vai aumentando o fornecimento de alta tensão para suprir as dificuldades que vão aumentando. Esse aumento de tensão tem um limite, que é a tensão máxima fornecida pela bobina. Quando a solicitação de tensão ultrapassar o valor limite da bobina, haverá falhas de ignição.

 

 

As famílias das bobinas de ignição

Como já dissemos, a bobina é o componente do sistema de ignição responsável por gerar a alta tensão necessária para a produção da faísca. As bobinas são classificadas em duas famílias: bobinas de ignição asfálticas e bobinas de ignição plásticas.

 

Bobinas de ignição asfálticas

São as bobinas cilíndricas tradicionais, com isolante de resina asfáltica.

A Bosch não utiliza óleo na fabricação de bobinas de ignição há mais de 20 anos, pelas seguintes razões:

  • caso a chave de ignição fique ligada por longo período, sem que o motor esteja funcionando, será produzido calor na bobina. Em bobinas com óleo, já ocorreram casos de vazamento do líquido, devido ao aumento de pressão, ocasionado pelo aumento da temperatura.

  • Para os novos sistemas de ignição eletrônica, que requerem tensões ao redor de 34.000V, as bobinas com óleo já não são suficientes, ocorrendo falhas de ignição.

 

E - 12V (alumínio)

24.000V (tensão máxima)

13.000 faíscas por minuto

Geralmente aplicada em veículos 4 cilindros, a platinado e à gasolina (Fusca). A bobina E possui o enrolamento primário com aproximadamente 350 espiras. O enrolamento secundário tem em torno de 20.000 espiras, de um fio mais fino que o primário. A tensão máxima e a quantidade de faísca de uma bobina é calculada levando-se em conta:

  • sistema de ignição (platinado ou ignição eletrônica);

  • compressão do motor;

  • quantidade de cilindros;

  • rotação máxima.

Devido à quantidade de espiras e valor de resistência do enrolamento primário, em torno de 3W , a corrente consumida pelo enrolamento é de aproximadamente 4A (ampères).

Ex: Tensão da bateria = 12V

Resistência do enrolamento primário = 3W

12V : 3W = 4A

No que diz respeito à quantidade de faísca que a bobina pode produzir, o item principal a ser considerado é a rotação máxima alcançada por cada motor.

Ex: Um motor original VW refrigerado a ar (Fusca) atinge no máximo 5.000 rotações por minuto. Isso significa que se o motor estiver nessa rotação, o distribuidor estará girando a metade (2.500RPM). Portanto, a cada volta completa do eixo do distribuidor, o platinado, ou o impulsor eletromagnético (ignição eletrônica) farão 4 interrupções no enrolamento primário da bobina de ignição, por se tratar de um motor 4 cilindros.

Entao teremos:

5.000RPM do motor -> 2.500RPM do distribuidor x 4 n.º de cilindros = 10.000 faíscas

No nosso exemplo, o motor necessita de 10.000 faíscas por minuto, e a bobina E pode fornecer até 13.000 faíscas a cada minuto. Portanto, é a bobina indicada para o motor em questão.

 

K-12V (azul)

26.000V

16.000 faíscas por minuto

Aplicada em veículos de 4 e 6 cilindros, a platinado e à gasolina, a bobina E (alumínio) pode ser substituída pela K (azul). Por possuírem enrolamentos semelhantes, não ocorrerá a queima do platinado.

 

KW – 12V (vermelha)

28.000...34.000V

18.000 faíscas por minuto

Para veículos onde as exigências do motor são maiores, com maior rotação, maior quantidade de cilindros e maior compressão, foi necessário desenvolver um tipo de bobina que pudesse produzir maior tensão e disponibilizar maior quantidade de faíscas por minuto: a bobina KW (vermelha). Para aumentar a tensão máxima da bobina, basta construir o enrolamento secundário com maior número de espiras, até certo limite. Porém, para aumentar a oferta de números de faísca por minuto, a modificação foi executada no enrolamento primário.

Para se conseguir maior número de faíscas por minuto, foi reduzida a quantidade de espiras do enrolamento primário, fazendo com que o campo magnético seja produzido mais rápido. Nas bobinas E e K, o tempo médio para formar o campo magnético está em torno de 8ms (8 milissegundos). Na KW esse tempo foi reduzido para 5ms. Com a redução de tempo para a formação do campo magnético, reduziu-se também o tempo para a formação de alta tensão (faísca).

Consequentemente, a quantidade de faíscas disponível aumentou. Porém, essa modificação no enrolamento primário acarretou a diminuição do valor de resistência desse mesmo enrolamento. Nas bobinas E e K o valor médio de resistência do enrolamento primário é de 3W porém na KW o valor foi reduzido para aproximadamente 1,5W . Sendo o valor de resistência menor, a corrente do circuito primário será maior.

Por exemplo:

Tensão da bateria = 12V

Resistência do enrolamento primário = 1,5W

12V : 1,5W = 8A (ampère)

Sendo agora a corrente de 8A, que é o dobro das bobinas E e K, o platinado e o enrolamento primário serão percorridos por essa corrente mais elevada. A consequência disso será a "queima" prematura dos contados do platinado e o aquecimento da bobina. Para evitar esses incovenientes, deve ser instalado um resistor (resistência) para diminuir a corrente de 8A para 4A, cujo procedimento informaremos mais adiante. A bobina KW possui inúmeras aplicações, tanto para sistemas de ignição a platinado como para ignição eletrônica.

No caso de veículos com ignição a platinado onde o catálogo de aplicação determina que a bobina a ser instalada seja KW (...67) devemos verificar se o veículo possui ou não resistor. O problema da utilização ou não do resistor deve-se ao fato de não haver informações suficientes sobre o tema. É importante esclarecermos que a Bosch não fabrica bobinas de ignição com resistor incorporado, e sim alguns tipos de bobinas que necessitam de resistor externo.

 

Resistor

Como dissemos anteriormente, para evitar a queima prematura dos contatos do platinado e o aquecimento da bobina por corrente elevada, deve ser instalado um resistor para diminuir a corrente de 8A para 4A. O resistor instalado em série com o primário da bobina de ignição terá o seu valor de resistência adicionado ao valor de resistência do enrolamento primário. Portanto, se temos a bobina KW com o valor de resistência do enrolamento primário em torno de 1,5W , adicionamos um resistor exterior de 1,5W , sendo então o valor total de resistência do circuito primário de 3W .

12V : 3W = 4A

Com 3W de resistência do primário e a tensão da bateria de 12V, a corrente será novamente de 4A.

 

Protegendo o sistema de ignição (platinado)

Portanto, os veículos com sistema de ignição a platinado que requerem a bobina KW vermelha, necessitam do resistor externo.

Existe a dúvida: se a bobina KW necessita do resistor, por que ele não é fornecido junto com a bobina, dentro da embalagem?

A razão é que, quando o veículo novo saiu de fábrica com a bobina KW, esse sistema de ignição já veio provido do resistor, também conhecido por pré-resistor. O resistor pode ser da forma convencional (porcelana), como também pode ser um fio resistivo. Esse fio resistivo (condutor), geralmente feito de níquel-cromo, está instalado entre a chave de ignição e o borne 15 (positivo) da bobina de ignição.

Então, o resistor já faz parte da instalação original do veículo. Se o resistor fosse fornecido como acessório da bobina, e o mecânico desconhecesse que o veículo já possui um resistor original, o sistema de ignição iria funcionar com dois resistores.

Resultado: perda de potência de ignição (faísca fraca).

Antes de instalar a bobina vermelha KW (quando o sistema de ignição solicita), é importante saber se o veículo possui ou não o resistor. A verificação pode ser visual, ou medida com um voltímetro.

Procedimento:

  • instalar o voltímetro conforme desenho acima.

  • com a chave de ignição ligada e o platinado fechado, medir a tensão de alimentação no borne 15 (positivo) da bobina

  • se a tensão for igual à da bateria, 12V, o veículo não possui o resistor.

  • Se a tensão encontrada for entre 7...9V, existe no circuito o resistor.

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