Ulusal Düzeyde Yapılan ÇalıĢmalar

Os sistemas de ignição mecânicos são considerados como os primeiros sistemas aplicados a motores de quatro tempos capazes de controlar o avanço de ignição em função da carga (pressão do coletor de admissão) e de sua rotação. Como mostrado na Tabela III.3, estes sistemas apresentam as funções básicas executadas através de componentes mecânicos, mostrados na Figura 3.16.

Figura 3.16 – Componentes do sistema de ignição mecânico (Denton, 2000). Nos sistemas mecânicos, a bobina de ignição (3) recebe tensão no terminal +15, proveniente do pólo positivo da bateria (1) após o fechamento da chave de ignição (2). A corrente i1 circula no enrolamento primário da bobina (4) no instante em que o

platinado (6) conecta o terminal -1 da bobina ao pólo negativo da bateria (massa). O acionamento do platinado (6) é realizado por um came (7) instalado no eixo principal do distribuidor (8). A cada acionamento do came (7), o platinado (6) liga o primário da bobina durante um intervalo de tempo (Dwell time) e, no instante que é desconectado, promove uma variação da tensão no primário que induz uma tensão no enrolamento secundário (5) proporcional à relação de espiras entre secundário e primário. Esse pico de tensão é transmitido desde a bobina (3) até o distribuidor (8) que, em função da posição do rotor (9) é conduzido à vela de ignição (10) do cilindro que termina o tempo de compressão.

Os sistemas de ignição mecânicos foram amplamente aplicados na indústria automotiva brasileira até meados da década de 80. A simplicidade construtiva e o número reduzido de componentes são suas principais vantagens. Por outro lado, sendo o platinado um contato mecânico, possui vida útil reduzida e alta susceptibilidade a diferentes métodos de regulagem. Outra desvantagem é o fato do tempo de permanência ser gerado por meio de sistema mecânico tipo came-seguidor sincronizado com o eixo de manivelas. À medida que a velocidade do motor aumenta, esse tempo tende a se contrair

influenciando diretamente na energia WSp (Equação 3.16) induzida no secundário da

bobina, sendo esse fator inerente a sua forma construtiva.

O controle do avanço de ignição é realizado por meio de vácuo e de um mecanismo centrífugo. O sistema a vácuo é composto por duas câmaras seladas e

divididas por um diafragma e um êmbolo, sendo uma delas conectada ao coletor de admissão do motor e a outra aberta para a atmosfera. Durante o funcionamento normal do motor em regime de marcha lenta, a depressão no coletor causada pelo fechamento da válvula borboleta desloca o êmbolo e altera a posição da mesa de fixação do platinado, diminuindo o avanço de ignição. A variação da condição de funcionamento do motor através da válvula borboleta promove uma alteração na pressão do coletor e, conseqüentemente, no avanço de ignição.

Já o sistema centrífugo utiliza a rotação como parâmetro de referência para a variação do ângulo de avanço de ignição. À medida que o motor aumenta sua rotação, dois braços oscilantes montados na parte interna do distribuidor variam suas posições no sentido de movimentar a mesa de fixação do platinado aumentando o avanço de ignição. A Tabela III.4 apresenta, a título de exemplo, a curva de avanço de referência para ajuste dos parâmetros de avanço a vácuo e centrifugo de um distribuidor convencional.

Tabela III.4 – Curva de avanço de um distribuidor convencional (VW, 1996).

Sistemas de Ignição Bosch 9.230.087.089

Avanço a vácuo Avanço centrífugo

Pressão [mmHg] Ângulo de avanço (APMS) Rotação [RPM] Ângulo de avanço (APMS)

0 a 80 0 1300 0 a 4

100 0 a 3 2500 9 a 13

190 6 a 10 4000 16 a 20

Acima de 270 11 a 15 - -

Pode-se observar a partir da Tabela III.4 que a forma de atuação desses sistemas não possui a característica pontual de calibração para cada condição de operação do MCI. Pelo fato da otimização do ângulo de avanço ser realizada através de extrapolação linear de alguns pontos obtidos durante a calibração, este não é capaz de maximizar o rendimento do MCI em todas as condições de funcionamento. Na tentativa de melhorar o desempenho e em função do advento da industria eletrônica, evolui-se para os sistemas de ignição transistorizada que possuem características de distribuição da centelha e de controle do avanço de ignição similares aos apresentados. A principal diferença está no controle do chaveamento do primário da bobina que utiliza um transistor de potência em substituição ao platinado. Essa substituição visa principalmente o aumento da vida útil, a redução da susceptibilidade a regulagens externas e a manutenção do tempo de permanência (Dwell time) dentro do previsto para correto funcionamento da bobina de ignição. Comercialmente são denominados de sistemas de ignição eletrônica.

3.5.2 Sistema de ignição eletrônica mapeada

A primeira evolução dos sistemas de ignição foi a substituição do platinado por um driver transistorizado, porém, esses sistemas não eram capazes de maximizar o rendimento do MCI em todas as condições de funcionamento. Visando a substituição dos sistemas de controle de avanço mecânicos (a vácuo e centrífugo) foram desenvolvidos os sistemas de ignição eletrônica mapeada. Denton (2000) mostra que os primeiros sistemas apresentavam uma incerteza no controle do avanço de até ±1,8º, enquanto os sistemas compostos por distribuidores mecânicos apresentavam até ±8,0º de incerteza.

Nesses sistemas, a curva de avanço de ignição dos distribuidores convencionais foi substituída por um sistema de controle eletrônico capaz de reconhecer a condição instantânea de funcionamento do MCI e, em função de dados obtidos durante a calibração do motor em bancada, impostar o melhor ângulo de avanço de ignição para essa condição. A Figura 3.17 apresenta as curvas de avanço de ignição obtido à plena carga utilizando um sistema convencional (a) e um sistema de ignição mapeada (b).

Figura 3.17 – Avanço de ignição obtido por sistemas distintos (Denton, 2000).

A Figura 3.17 mostra que o sistema de ignição mapeada (b) permite a imposição de diferentes valores de avanço de ignição em toda a faixa de rotação. Isso significa uma otimização do ângulo de avanço sendo o parâmetro limitante a ocorrência do fenômeno de detonação (faixa escura do gráfico) ou o alcance do maior torque observado durante o ensaio dinamométrico (Maximum Brake Torque – MBT). Também possibilita a visualização da variação linear do ângulo de avanço em faixas de rotação distintas até o ponto onde o valor de avanço permanece fixo (*), independente do aumento da rotação.