Sistema de Ignição
Mecânica de motores de 4 tempos
1 Introdução
O sistema de ignição foi aquele que sofreu as maiores modificações ao longo das últimas décadas quando se fala no controle do funcionamento do motor.Para compreender melhor o funcionamento do motor.Para entender melhor o funcionamento deste sistema é fundamental,mesmo estando praticamente extinguido nos automóveis atuais, estudar o sistema de ignição convencional.
Na figura 1 é possível visualizar-se o sistema de ignição convencional.
Figura 1 - Sistema de Ignição Convencional
Basicamente o seu objetivo continua inalterado, ou seja, fornecer ao motor uma faísca capaz de inflamar a mistura gasolina-ar.Porém, vários componentes continuam presentes nos sistemas atuais como é o caso dos cabos de alta tensão, a bobina e as velas. Outros foram extinguidos como é o caso do distribuidor.
Nas últimas décadas as grandes alterações deveram-se, principalmente, ao aparecimento da eletrônica de potência e á evolução da microeletrônica.Inicialmente pode se destacar a ignição eletromecânica com ruptor de contatos,também conhecido pelo sistema convencional, neste sistema o distribuidor encarregava-se não só de interromper a passagem da corrente pelo primário da bobina, por meio de contatos mecânicos (platinados),mas também, de estabelecer os ângulos de avanço requeridos de acordo com a velocidade de rotação do motor.
Este sistema efetua a sua função com bastante inexatidão e possui um rendimento muito baixo.
Por volta dos anos 70, dá-se a grande inovação, o sistema de ignição eletrônica sem contatos, mediante as quais o corte da passagem da corrente pelo primário da bobina se efetua sem desgaste, por processos magnéticos.
Já nos anos 80, estes sistemas sofrem modificações significativas, com o aparecimento do sistema de ignição integral, onde os avanços de ignição já não continuam a cargo do distribuidor mas sim a cargo da UCE (Unidade de Controlo Eletrônica).
Na década de 90, surge o sistema de ignição sem distribuidor , em que existe uma bobina por cada dois cilindros. Mais tarde surge também, o sistema de ignição sem distribuidor com uma bobina integrada por cilindro.
Sistema de Ignição Convencional
Apesar deste sistema estar praticamente extinguido é importante conhecer o seu modo de funcionamento assim como os seus principais elementos.Este sistema é constituído basicamente pela bateria, chave de ignição, bobina de ignição, distribuidor, cabos de alta tensão e velas de ignição.
Quando se fecha do circuito por intermédio da chave de ignição, a corrente procedente da bateria passa pelo primário da bobina e, daqui, aos contatos do ruptor, que por se encontrar fechado, deixa passar a corrente à massa.
Quando a came gira, ergue o contato e corta a passagem da corrente pelo ruptor. Neste momento e em virtude da indução electromagnética, produz-se a indução de uma corrente de alta tensão no enrolamento secundário da bobina, criando-se um impulso de alta tensão que passa pelo cabo até à cabeça do distribuidor.
Aqui o contato móvel do distribuidor vai repartindo a corrente que recebe sucessivamente a cada uma das velas, produzindo-se a faísca na vela adequada. Cada vez que o ruptor separa os seus contatos (platinados), induz-se uma corrente no enrolamento secundário da bobina que cessa quando os contatos tornam a fechar-se.
Bateria
Na maior parte dos automóveis a fonte de alimentação para o sistema de ignição é a bateria ou o alternador. No caso da bateria, ela transfere potência à bobina de ignição.
Tipicamente, ela está dividida em compartimentos separados denominados por células. Cada célula produz aproximadamente 2V quando a bateria está totalmente carregada, portanto para se obter 12V são precisas 6 células, como se pode ver na figura 2.
Na maior parte dos casos, uma bateria tem uma tensão de saída de 12V contínuos. A corrente produzida pela bateria é muitas vezes medida em Ampere/hora (A/h).
Figura 2 - Bateria
Bobina de Ignição
Todos os sistemas de ignição contém uma bobina de ignição. Esta, é um tipo de transformador eléctrico que converte uma baixa tensão eléctrica em alta tensão elétrica.A bobina de ignição baseia o seu funcionamento no princípio da indução magnética. Esta é constituída por dois enrolamentos, o enrolamento primário e o enrolamento secundário. O enrolamento secundário tem um número muito maior de espiras relativamente ao primário, permitindo assim obter-se um elevado crescimento da tensão elétrica.
O enrolamento primário está conectado à bateria, que por sua vez lhe aplica uma baixa tensão aquando do fecho do circuito através da chave de ignição. Quando a corrente flui pelo enrolamento primário é criado um campo magnético muito forte à volta deste, como se pode ver na figura a seguir.
Figura 3 – Campo Magnético
Se a corrente que circula no enrolamento primário for repentinamente interrompida, ela irá sofrer uma elevada variação num curto espaço de tempo, o que vai proporcionar uma elevada variação do campo magnético, induzindo assim uma elevada tensão elétrica no enrolamento secundário nesse mesmo espaço de tempo.
Como o enrolamento secundário tem um número de espiras bastante superior relativamente ao primário, a tensão induzida nele será também muitas vezes superior. Tipicamente, nos sistemas automóveis, é aplicada uma tensão de aproximadamente 12V no primário, sendo a tensão induzida no secundário de 20.000 a 90.000V.
O enrolamento secundário está conectado à cabeça do distribuidor, que por sua vez direciona a corrente às velas de ignição através dos cabos de alta tensão. Na figura 4 pode-se visualizar o aspecto de uma bobina de ignição.
Figura 4 – Bobina de Ignição
Distribuidor
Existem dois tipos de sistemas de ignição que são usados para controlar as faíscas nas velas: sistemas com distribuidor (sistema convencional) e sistemas sem distribuidor. Nos sistemas com distribuidor, uma única bobina de ignição alimenta todas as velas do motor. O distribuidor é usado para direcionar a alta tensão da bobina de ignição para as velas de ignição. Um simples esquema do sistema de ignição com distribuidor pode ser visto na figura a seguir.
Figura 5 – Sistema com distribuidor
O distribuidor é um aparelho que desempenha ao mesmo tempo três importantes funções: em primeiro lugar, dispõe do ruptor que é o mecanismo por meio do qual se pode interromper a corrente pelo enrolamento primário da bobina para que se produza a indução da corrente de alta tensão.
Em segundo lugar, conta com os dispositivos de avanço automático que comandam o momento do salto da faísca na vela, de acordo com a velocidade de rotação do motor. Por último, dispõe de um contacto móvel distribuidor da corrente de alta tensão a cada uma das velas de que consta o motor.
Na figura 6 se pode ver um distribuidor para um motor com quatro cilindros. Na parte inferior deste aparelho estão situadas as engrenagens do eixo do distribuidor e do eixo de comando. No meio está o corpo do distribuidor, parte de controlo, onde se encontra o ruptor para comando da corrente que circula no enrolamento primário e, também, os mecanismos de avanço automático (avanço centrífugo e avanço por vácuo).
Na parte superior, está situada a cabeça do distribuidor que se encarrega de transportar a corrente de alta tensão para a respectiva vela, assim como o rotor ou contacto móvel que faz a ligação do terminal de alta tensão procedente da bobina com o terminal de alta tensão da respectiva vela.
Figura 6 - Distribuidor de Ignição
2 Corpo do Distribuidor
O corpo do distribuidor tem a parte de controle da corrente, ou seja, a parte de baixa tensão, incluindo o ruptor e os mecanismos do avanço.É nesta parte do distribuidor que se situa o ruptor que está encarregado de fazer o corte da corrente ao enrolamento primário, os mecanismos de avanço para determinar o timing de ignição das velas e também o condensador responsável pela eliminação da faísca entre os platinados e pelo melhoramento da faísca nas velas.
Na figura 7 é possível visualizar o corpo do distribuidor visto de cima.
Figura 7 – Corpo do distribuidor
Cabeça do Distribuidor
A cabeça do distribuidor é a parte que está encarregue de transportar a corrente de alta tensão do enrolamento secundário da bobina até à vela correspondente.Na figura 8 é possível ver a tampa da cabeça do distribuidor assim como o contacto móvel encarregue de direccionar a corrente do terminal de alta tensão da bobina e o terminal de alta tensão das velas.
Figura 8 - Tampa e contacto móvel do distribuidor
No centro da tampa do distribuidor é feita a ligação entre o cabo proveniente da bobina e uma escova de carvão, que por sua vez está em contato com o contato móvel pela ação de uma mola. Quando o contacto móvel gira, a corrente procedente da escova central atravessa o eléctrodo metálico e salta, sob a forma de faísca, para cada um dos terminais das velas.
Mecanismo de Interrupção da corrente
O mecanismo de corte da corrente no enrolamento primário usado no sistema de ignição convencional não é mais usado nos automóveis modernos, a não ser no caso particular de carros clássicos que são restaurados.
Este mecanismo foi usado nos automóveis fabricados entre a década de 20 até meados da década de 70, é ainda hoje estudado devido à sua fácil compreensão de como ele funciona, servindo também de base para compreender melhor os mecanismos posteriores.
Os principais componentes deste mecanismo podem ser vistos na figura 9.Neste sistema, existe um par de contatos (um móvel e outro fixo, platinados), ligados ao enrolamento primário e à massa, montados no interior do corpo do distribuidor.
Estes contatos abrem e fecham o circuito conforme a rotação da came que se encontra montada no eixo do distribuidor, eixo este que é guiado pelo eixo de comando do motor.
Quando contatos dos platinados estão em contacto, a corrente circula no enrolamento primário da bobina criando um campo magnético(figura 9A).
Como a came continua a rodar, o excêntrico faz movimentar o ruptor que vai interromper o contacto entre os contatos dos platinados, interrompendo o fluxo de corrente no primário da bobina, obtendo-se uma grande variação do campo magnético, que por sua vez vai induzir uma elevada f.e.m. no secundário da bobina, alimentando assim a vela de ignição(figura 9B).
Figura 9 - Mecanismo de interrupção da corrente
A came do distribuidor é guiada pelas engrenagens do seu eixo e do eixo do comando que faz parte do motor. O número de excêntricos existentes na came é o mesmo que o número de cilindros do motor.
Os Platinados
Os platinados usualmente transportam entre 3 e 4 amperes de corrente, e devem abrir e fechar aproximadamente 10.000 vezes por minuto a uma velocidade de rotação média.Para manipularem esta difícil tarefa, os platinados devem ser feitos de materiais de alta qualidade. A maior parte são feitos de um tipo de aço de alta qualidade coberto com uma camada de tungsténio.
No braço móvel ou martelo está fixo um taco denso de fibra que se encarrega de mover o martelo quando em contacto com o excêntrico abrindo o circuito (Figura 10).
Figura 10 – Contatos abertos
À medida que a came roda, a mola empurra o martelo e fecha os contatos para que a corrente possa passar através destes para a massa (figura 11).
Figura 11 – Contatos fechados
Condensador
Quando se dá a abertura dos contatos, para se evitar o aparecimento de um arco eléctrico entre estes, coloca-se entre eles um condensador ligado em paralelo.Este condensador absorve e armazena a corrente, ajudando o sistema de ignição a trabalhar de uma forma mais eficiente. Após o fecho dos contactos, a corrente é descarregada do condensador.
Mecanismos de Avanço Automático
Qualquer que seja a velocidade do motor, a duração da combustão é invariável. Quando o motor funciona em marcha lenta, a ignição ocorre no momento em que o pistão alcança o ponto morto superior (PMS) do seu curso, o que proporciona o tempo necessário para que a expansão dos gases empurre o pistão para baixo.
À medida que a velocidade do motor aumenta, reduz-se o intervalo de tempo entre a subida e a descida do pistão, pelo que a ignição deve ser antecipada para que haja o tempo necessário para a combustão e a expansão. Consegue-se este efeito por meio de um mecanismo centrífugo de regulação do avanço, que pode ser completado com um dispositivo de avanço por vácuo.
Avanço Centrifugo
Consiste num par de contrapesos que se mantêm junto ao eixo do distribuidor por ação de molas. A força centrifuga, atuando nos contrapesos, afasta-os progressivamente do eixo à medida que a velocidade do motor vai aumentando.
Os contrapesos estão ligados à came de tal maneira, que quanto mais afastados estão do eixo, mais cedo abrem os contatos dos platinados. Este mecanismo pode ser analisado na figura 12.
Figura 12 - Avanço Centrífugo
Avanço por vácuo
Funciona por meio do vácuo criado no colector de admissão. Ao abrir-se a borboleta, a sucção atua sobre um diafragma, o que faz antecipar o momento em que se dá a faísca, modificando a posição dos platinados em relação ao excêntrico.Com a borboleta completamente aberta, a força exercida sobre o diafragma é reduzida e verifica-se um menor avanço por vácuo. Este mecanismo pode ser analisado na figura 13.
Figura 13 - Avanço por vácuo
Ponto de Abertura
A distância entre os contatos dos platinados quando estes estão abertos é chamada de ponto de abertura (point gap)(Figura 14). Esta distância deve ser a correta para que o motor trabalhe eficazmente.
Quando o motor começa a trabalhar, o ponto de abertura deve ser suficientemente largo para prevenir corrente sob a forma de faísca entre os contatos.Contudo, se o ponto de abertura for muito pequeno, os contatos iram-se deteriorar rapidamente quando o motor tiver a trabalhar a baixas rotações. Quando uma faísca salta entre os contatos devido a um ponto de abertura muito pequeno, a vela provavelmente não irá fazer a ignição no timing certo.
Figura 14 – Ponto de Abertura
Ângulo Dwell
O ângulo dwell é o ângulo em graus que a came do distribuidor roda durante o tempo em que os contatos dos platinados estão fechados. Quando o taco de fibra que está fixo ao martelo (rubbing block) é alcançado pelo excêntrico da came, os contatos abrem e o período dwell termina.
Seguidamente, quando o taco está sob a superfície plana da came, um novo período dwell começa. Este ângulo dwell é muito importante para um apropriado funcionamento do sistema de ignição.
Existem 360 graus num círculo, assim o ângulo dwell máximo para um determinado motor é de 360 graus a dividir pelo seu número de cilindros.Logo, um motor com 6 cilindros terá uma came com 6 excêntricos, ou seja, 60 graus de rotação entre cada excêntrico.
Portanto, o ângulo dwell máximo para um motor de 6 cilindros será de 60 graus. Se para este motor este ângulo for superior, os contatos iram permanecer sempre fechados, não havendo interrupção da corrente que circula no enrolamento primário da bobina, logo também não será produzida a faísca nas velas.
Em contraste, se este ângulo fosse muito próximo de zero, os contatos iriam permanecer abertos e não iriam fechar o circuito, não havendo restituição do campo magnético, logo não haveria faísca nas velas.O ângulo dwell e o ponto de abertura estão relacionados, se um aumenta, o outro diminui e vice-versa.
Geralmente,a técnica usada para ajustar os contatos é pela dwell,por ser mais fácil e mais precisa no referido ajuste. Contudo, a técnica dwell requer um instrumento especializado chamado "testador dwell".
Este instrumento mede o tempo que os contatos depois de abertos demoram até serem fechados, e calvula o tempo, em graus , da rotação da came do distribuidor.
Cabos de alimentação
Os cabos de alimentação do sistema de ignição podem ser de dois tipos: cabos do primário e cabos do secundário.
Os cabos do primário transportam elevadas correntes a baixas tensões da bateria para os componentes de ignição.Estes cabos são feitos de condutores com um diâmetro largo e cobertos com uma fina camada de material isolador.
Em contraste, os cabos do secundário são usados para transportar pequenas correntes mas a elevadas tensões. Estes cabos são feitos de condutor com pequeno diâmetro e cobertos com uma grossa camada de isolamento de borracha ou plástico.A figura 15 mostra uma comparação entre estes dois tipos de cabos.
Figura 15 – Cabos de alimentação
Velas de Ignição
As velas de ignição, também conhecidas por inflamadores, são os elementos onde se produz a faísca responsável pelo desencadear da combustão da mistura no interior dos cilindros.Esta faísca resulta da elevada diferença de potencial existente entre dois eléctrodos, em que um se encontra ligado à massa e o outro ao cabo que traz a corrente de alta tensão do distribuidor.
Figura 16 – Vela de Ignição
Como se pode observar na figura 16 uma vela é constituída por um canhão metálico, que permite a fixação ao bloco motor e que tem na sua extremidade um eléctrodo de massa, tem ainda um eléctrodo central com uma das extremidades ligada ao cabo de alta tensão e outra por onde salta a faísca. Um isolante separa o eléctrodo central do canhão metálico.
Relativamente ao seu tipo as velas consideram-se divididas em frias e quentes, conforme a velocidade de dissipação do calor do eléctrodo é mais ou menos rápida. O poder de refrigeração depende da condutividade térmica do material exposto às altas temperaturas, ou da extensão do trajecto para perda das calorias. Quanto mais longo for este trajeto menor são as perdas de calor.
No que diz respeito à escolha das velas é necessário ter em consideração as indicações do fabricante, mas, caso não se disponha destas informações, não se deve geralmente optar por uma vela demasiado fria, pois esta pode dificultar a combustão, já as demasiado quentes podem tornar-se incandescentes originando combustões extemporâneas.
3 Sistema de ignição eletrônica
Com o aparecimento da Eletrônica de Potência, um passo de gigante foi dado para o aparecimento de novos e melhores sistemas de ignição.
Inicialmente, evoluiu-se para a ignição transistorizada com platinados, que utilizava um bloco eletrônico constituído por transístores de controlo e potência entre o enrolamento primário e os platinados para limitar a quantidade de corrente elétrica que circulava nestes.
Por esta altura, também surgiria a ignição capacitiva que baseava o seu funcionamento na ação de descarga de um condensador sobre o enrolamento primário da bobina, este sistema era utilizado principalmente em automóveis de competição.
Por volta dos anos 70, dá-se outra grande inovação, o sistema de ignição eletrônica sem contatos, mediante as quais o corte da passagem da corrente pelo primário da bobina se efetuava sem desgaste, por processos magnéticos.
Com a constante evolução da eletrônica, o sistema de injeção começa a incorporar na sua constituição uma unidade computacional capaz de fazer o processamento de dados enviados por vários sensores sobre as diferentes características do motor,esta unidade é conhecida pela Unidade Eletrônica de Controle – UEC (ou, ECU do inglês Electronic Control Unit).
A partir desta altura, por volta dos anos 80, os sistemas de ignição tinham sofrido já uma grande evolução desde os seus primórdios, sendo aqui todo o processo do avanço automático de ignição feito já pela ECU deixando de estar a cargo do distribuidor.
Até então o distribuidor tinha apenas um pequeno sensor para corte da corrente no primário e era usado para fazer a distribuição da alta tensão para as velas. Ao longo desta década, a ECU e os sensores utilizados foram evoluindo, com isto, deu-se também a evolução do sistema de ignição integral, ficando a partir deste momento a ECU encarregue do corte da corrente no enrolamento primário assim como todos os outros processos de monitorização do estado do motor. O distribuidor passou somente a ser utilizado para a distribuição da alta tensão para as velas.
A partir da década de 90,até aos dias de hoje,deu-se uma evolução a nível da ECU e dos sensores que a ela estão associados,e assistiu-se ao desaparecimento do distribuidor com o aparecimento dos sistemas de ignição direta (SID), que usam uma bobina para cada par de cilindros, ou uma bobina para cada cilindro como se verá no próximo capítulo.
Sistema de ignição direta
Os avanços nos motores modernos exigiram sistemas de ignição mais potentes e ainda mais seguros. Estes sistemas são capazes de gerar alta tensão para a ignição com a máxima eficiência e precisão. As vantagens destes equipamentos são grandes face aos sistemas convencionais:
- Maior tensão para a ignição
- Maior disponibilidade de faíscas por minuto
- Melhor performance do motor
- Menor consumo de combustível
- Menor emissão de gases poluentes
- Maior resistência a variações de temperatura e vibrações.
Existem dois sistemas diferentes para se fazer o controlo da faísca nas velas: os sistemas com distribuidor e os sistemas sem distribuidor.
No sistema com distribuidor, existe apenas uma bobina de ignição encarregue de produzir as faíscas para todos os cilindros do motor, sendo o distribuidor o aparelho responsável pelo fornecimento da faísca ao cilindro apropriado no tempo apropriado.
Em contraste, um sistema sem distribuidor, ou sistema de ignição direta, como o próprio nome indica, não tem distribuidor.
Uma visão externa de um sistema de ignição direta típico é mostrado na figura 17. Este sistema é constituído por um computador(ECU), por um módulo de ignição, pelas bobinas de ignição, pelos cabos das velas e pelas velas de ignição.Note-se que as bobinas de ignição assim como o módulo de ignição estão contidos num mesmo conjunto.
Figura 17 – Sistema de ignição direta
Neste sistema, a ECU, o módulo de ignição e as bobinas de ignição trabalham em conjunto para controlarem as faíscas nos cilindros do motor. Vários sensores posicionados no motor enviam informação sobre o seu estado para a ECU, que processa a informação e determina o tempo ideal para a ignição.
Portanto, é a ECU que indica ao módulo de ignição quando este deve ou não cortar o fluxo de corrente no enrolamento primário de cada bobina. Neste sistema, o módulo de ignição toma o lugar do distribuidor.
Por forma a que este sistema opere eficazmente, a ECU deve saber sempre qual a posição exata da cambota. Por esta razão, um sensor especial é usado para medir a posição da cambota, sendo então depois essa informação processada na ECU para esta determinar o momento em que a faísca deve saltar dentro de cada cilindro.
Como se pode observar na figura 17, o sensor de posição da cambota é usualmente montado junto à cambota onde existe também uma roda especial, denominada de relutor. Esta roda, ou relutor, contém um tipo de brechas ou folgas, que representam as diferentes posições da cambota.
Um tipo comum de um relutor é mostrado na figura 18. Este relutor tem 4 brechas na sua aresta, em que cada brecha representa um quarto de uma volta da rotação da cambota (90 graus).
Figura 18 – Relutor e sensor de posição da cambota
Um tipo comum de sensor de posição da cambota é constituído por um ímã permanente e por um enrolamento de fio condutor. Quando este enrolamento é alimentado, um campo magnético é criado entre o sensor e a superfície do relutor. Quando se dá a rotação do relutor, devido à existência das brechas, é causada uma variação do campo magnético. Cada vez que uma brecha passa pelo sensor dá-se esta variação e um sinal eléctrico é enviado para a ECU que vai determinar a posição da cambota.
Uma vez que a ECU sabe a posição da cambota, ela está pronta para determinar quando e qual o cilindro do motor que deve ser objecto de ignição. Por exemplo, suponha-se que o motor contém 4 cilindros em que a sua ordem de ignição é 1-2-3-4.
Quando a ECU recebe o primeiro sinal do sensor de posição da cambota, que representa 90 graus de rotação da cambota, ela sabe que o cilindro 1 está no ponto morto superior(PMS) da sua fase de compressão e está pronto para receber uma faísca.
Portanto, nesta fase a ECU envia um sinal ao módulo de ignição para este aplicar uma faísca na vela que se encontra incorporada no cilindro 1. Após a recepção do segundo sinal através do sensor, que corresponde a 180 graus de rotação da cambota, a ECU envia um outro sinal ao módulo de ignição que por sua vez dá ordem para se fazer saltar a faísca na vela incorporada no cilindro 2.
O mesmo ocorre para o terceiro e quarto sinal (que correspondem a 270 e 360 graus de rotação da cremalheira respectivamente) obtendo-se a faísca no cilindro 3 e 4 respectivamente. De seguida, todo este processo se repete durante o tempo em que o motor está em funcionamento.
A ECU faz ainda o processamento de outros dados para controlar o tempo de ignição e o seu avanço. Uma variedade de diferentes sensores recolhem informação acerca do estado do motor, como é o caso do sensor de velocidade e do sensor de temperatura.Em seguida, a ECU calcula o número de graus de rotação da cambota a que deve ocorrer a faísca antes de ocorrer o PMS.
Uma vez feito este cálculo, a ECU espera que a cambota atinja o ângulo exato de rotação, para enviar um sinal ao módulo de ignição, que está encarregue de fornecer a devida tensão eléctrica à vela correspondente, para aí então se dar a ignição
Este sistema repete todo este processo milhares de vezes por minuto. Não é um processo fácil, considerando a elevada velocidade a que um motor funciona, contudo os sistemas computacionais modernos podem efetuar milhões de decisões por segundo, podendo assim controlar toda esta operação de uma forma bastante eficiente mesmo a elevadas velocidades.
É de notar que esta é uma descrição muito básica de como funciona um sistema de ignição direta. Existem diferentes concepções de motores, com um número diferente de cilindros e componentes do sistema de ignição também diferentes. Mas, o princípio de funcionamento é todo ele similar.
Sensor de Posição da Cambota
Existem dois tipos comuns de sensores de posição da cambota: os sensores magnéticos e os sensores de efeito-Hall. Enquanto os primeiros são usados em alguns veículos, os de efeito-Hall são cada vez mais usados nos carros modernos.
O sensor magnético usa um campo magnético para determinar a posição da cambota. Este sensor é colocado a uma distância aproximada de 1mm do relutor. Como já foi estudado, o relutor possui no mínimo tantas brechas quantos os cilindros do motor.
Quando o motor está em funcionamento, o relutor encontra-se em rotação e o campo magnético criado pelo sensor flui facilmente por ele. Neste instante não existe variação do campo magnético e o sensor não produz um sinal em tensão. Contudo, quando uma brecha passa pelo sensor, o campo magnético sofre variação e o sensor envia um sinal em tensão alternada para a ECU. Este sinal indica à ECU que uma brecha passou pelo sensor (figura 19).
Figura 19 – Sensor magnético e relutor
O sensor de efeito-Hall trabalha da mesma forma que um sensor magnético, contudo, em vez de enviar um sinal em tensão alternada para a ECU, envia um impulso de corrente. Um anel interruptor é colocado na roldana da cambota como mostra a figura 20(A).Este anel contém três lâminas igualmente espaçadas, quando a cambota se encontra em rotação e as lâminas passam pelo sensor, este envia um impulso de tensão para a ECU. O tipo de impulsos gerado pela saída do sensor pode ser visto na figura 20(B).
Figura 20 – Sensor de efeito-Hall
4 Bobinas de Ignição
As bobinas de ignição usadas na maior parte dos sistemas de ignição directa são bastante similares às usadas nos sistemas de ignição mais antigos como é o caso do sistema convencional. Estas bobinas têm os enrolamentos primário e secundário, e a faísca é produzida da mesma forma. Contudo, os sistemas de ignição direta utilizam mais do que uma bobina de ignição, em alguns sistemas existe uma bobina por cilindro, mas atualmente a maior parte do automóveis utiliza uma bobina por cada dois cilindros, ou seja, uma bobina provoca a ignição em dois cilindros ao mesmo tempo.
As bobinas usadas nestes sistemas são usualmente todas montadas num único bloco, como mostra a figura 24.
As bobinas de ignição que estão contidas num simples bloco como mostra a figura 24(A), possuem uma bobina para cada cilindro num motor com 4 cilindros. Em contraste, o bloco de bobinas mostrado na figura 24(B), contém uma bobina para cada dois cilindros num motor com 6 cilindros. Já na figura 24(C) é mostrado um bloco de bobinas que contem uma bobina para cada par de cilindros num motor com 4 cilindros.
Figura 24 – Bobinas de Ignição (SID)
Estes blocos de bobinas de ignição podem produzir tensões muito elevadas. Tipicamente, a tensão fornecida às velas pode chegar aos 90.000V. Devido a este valor tão elevado de tensão eléctrica é preciso ter muito cuidado quando se trabalha com estes sistemas para prevenir acidentes com choques elétricos.
Os blocos de bobinas de ignição são normalmente montados na parte lateral por fora do bloco-motor. Os cabos das velas fazem a ligação entre as várias bobinas e cada uma das velas existentes em cada um dos cilindros.
Futuramente, prevê-se que um arranjo da disposição das bobinas diferente do mais utilizado nos dias de hoje venha a prevalecer e entrar em força na construção dos sistemas de ignição direta. Este sistema, utiliza uma pequena bobina integrada em cada cilindro juntamente com a vela de ignição, como mostra a figura 25.