Bobina de ignição.
Com o desenvolvimento dos motores a gasolina para automóveis, cada vez mais focados em alta velocidade, alta taxa de compressão, alta potência, baixo consumo de combustível e baixas emissões, os dispositivos de ignição tradicionais tornaram-se incapazes de atender às exigências de uso. Os componentes principais do dispositivo de ignição são a bobina de ignição e o dispositivo de comutação. Para que a bobina de ignição produza uma faísca com energia suficiente, a vela de ignição precisa estar preparada para gerar a faísca adequada, condição fundamental para o funcionamento dos motores modernos.
princípio
Geralmente, existem dois conjuntos de bobinas dentro da bobina de ignição: a bobina primária e a bobina secundária. A bobina primária utiliza um fio esmaltado mais grosso, geralmente com cerca de 0,5 a 1 mm de diâmetro e aproximadamente 200 a 500 espiras; a bobina secundária utiliza um fio esmaltado mais fino, geralmente com cerca de 0,1 mm de diâmetro e aproximadamente 15.000 a 25.000 espiras. Uma extremidade da bobina primária é conectada ao terminal positivo (+) da fonte de alimentação de baixa tensão do veículo, e a outra extremidade é conectada ao dispositivo de comutação (disjuntor). Uma extremidade da bobina secundária é conectada à bobina primária, e a outra extremidade é conectada à saída da linha de alta tensão para gerar a tensão de saída.
A razão pela qual a bobina de ignição consegue converter a baixa tensão em alta tensão no carro é que ela tem a mesma forma que um transformador comum, com a bobina primária apresentando uma relação de espiras maior que a bobina secundária. No entanto, o modo de funcionamento da bobina de ignição é diferente do de um transformador comum. Enquanto um transformador comum opera com uma frequência fixa de 50Hz, sendo conhecido como transformador de frequência de potência, a bobina de ignição funciona em pulsos, podendo ser considerada um transformador de pulsos. Ela armazena e descarrega energia repetidamente em diferentes frequências, de acordo com a rotação do motor.
Quando a bobina primária é energizada, um forte campo magnético é gerado ao seu redor à medida que a corrente aumenta, e a energia do campo magnético é armazenada no núcleo de ferro. Quando o dispositivo de comutação desliga o circuito da bobina primária, o campo magnético da bobina primária decai rapidamente e a bobina secundária detecta uma alta tensão. Quanto mais rápido o campo magnético da bobina primária desaparecer, maior será a corrente no momento da desconexão da corrente e, quanto maior for a relação de espiras entre as duas bobinas, maior será a tensão induzida na bobina secundária.
Tipo de bobina
De acordo com o circuito magnético, a bobina de ignição divide-se em dois tipos: tipo aberto e tipo fechado. A bobina de ignição tradicional é do tipo aberto, com um núcleo de ferro revestido por lâminas de aço silício de 0,3 mm, e bobinas primárias e secundárias em torno do núcleo de ferro. Já a bobina de ignição do tipo fechado utiliza um núcleo de ferro com seção transversal semelhante a 3/8 de polegada ao redor da bobina primária, com a bobina secundária enrolada externamente. O campo magnético é formado pelo próprio núcleo de ferro. As vantagens da bobina de ignição do tipo fechado incluem menor fuga magnética, menor perda de energia e tamanho reduzido, sendo por isso geralmente utilizada em sistemas de ignição eletrônica.
Ignição por controle numérico
Nos motores a gasolina de alta velocidade dos automóveis modernos, foi adotado o sistema de ignição controlado por microprocessador, também conhecido como sistema de ignição eletrônica digital. O sistema de ignição consiste em três partes: microcomputador (computador), diversos sensores e atuadores de ignição.
Na verdade, nos motores modernos, tanto o sistema de injeção de gasolina quanto o de ignição são controlados pela mesma ECU (Unidade de Controle Eletrônico), que compartilha um conjunto de sensores. Os sensores são basicamente os mesmos utilizados no sistema de injeção eletrônica de gasolina, como o sensor de posição do virabrequim, o sensor de posição do comando de válvulas, o sensor de posição da borboleta, o sensor de pressão do coletor de admissão, o sensor anti-detonação, etc. Dentre eles, o sensor anti-detonação é um sensor muito importante, dedicado à ignição eletrônica (especialmente em motores com turbocompressor), que monitora a ocorrência e o grau de detonação no motor, fornecendo um sinal de feedback para que a ECU inicie a ignição antecipadamente, evitando a detonação e obtendo maior eficiência de combustão.
O sistema de ignição eletrônica digital (ESA) é dividido em dois tipos de acordo com sua estrutura: tipo distribuidor e tipo sem distribuidor (DLI). O sistema de ignição eletrônica tipo distribuidor utiliza apenas uma bobina de ignição para gerar alta tensão, e então o distribuidor aciona a vela de ignição de cada cilindro, sequencialmente, de acordo com a sequência de ignição. Como o acionamento da bobina primária da ignição é realizado pelo circuito de ignição eletrônica, o distribuidor dispensa o dispositivo de corte e passa a ter apenas a função de distribuição de alta tensão.
Ignição de dois cilindros
A ignição de dois cilindros significa que dois cilindros compartilham uma única bobina de ignição, portanto, esse tipo de ignição só pode ser usado em motores com um número par de cilindros. Se em uma máquina de 4 cilindros, quando os pistões de dois cilindros estão próximos ao PMS (Ponto Morto Superior) ao mesmo tempo (um em compressão e o outro em escape), duas velas de ignição compartilham a mesma bobina e disparam simultaneamente, então ocorre uma ignição efetiva e a outra, uma ignição ineficaz. A primeira ocorre na mistura de alta pressão e baixa temperatura, enquanto a segunda ocorre nos gases de escape de baixa pressão e alta temperatura. Portanto, a resistência entre os eletrodos das velas de ignição das duas é completamente diferente, e a energia gerada não é a mesma, resultando em uma energia muito maior para a ignição efetiva, representando cerca de 80% da energia total.
Ignição separada
O método de ignição independente aloca uma bobina de ignição para cada cilindro, e a bobina é instalada diretamente sobre a vela de ignição, eliminando também o cabo de alta tensão. Este método de ignição é obtido através do sensor de posição do comando de válvulas ou pelo monitoramento da compressão do cilindro para alcançar uma ignição precisa, sendo adequado para motores de qualquer número de cilindros, especialmente para motores com 4 válvulas por cilindro. Como o conjunto bobina-vela de ignição pode ser montado no meio do comando de válvulas duplo no cabeçote (DOHC), o espaço disponível é totalmente aproveitado. Devido à eliminação do distribuidor e do cabo de alta tensão, a perda por condução de energia e a perda por fuga são mínimas, não há desgaste mecânico, e a bobina de ignição e a vela de ignição de cada cilindro são montadas juntas, e a embalagem metálica externa reduz significativamente a interferência eletromagnética, o que garante o funcionamento normal do sistema de controle eletrônico do motor.
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