ETEC Jorge Street CURSO TECNICO EM MANUTENÇÃO … 38ª EXCUTE/Manutenção... · Figura 1- Sistema de ignição convencional platinado ... eletrônica do automóvel. A equipe deseja

São Caetano do Sul/ SP 2013

ETEC Jorge Street

CURSO TECNICO EM MANUTENÇÃO AUTOMOTIVA.

Edson Monteiro

Lucas Laurindo

Luís Henrique

Marcelo Goes

Marcelo Rodolfo

Marcos Martins

Maurício Corradini

Rafael Sotto

Ricardo Grião

Robson Mota.

TAD 7

Tecnologia Automotiva Didática

2

São Caetano do Sul/SP 2013

Edson Monteiro

Lucas Laurindo

Luís Henrique

Marcelo Goes

Marcelo Rodolfo

Marcos Martins

Maurício Corradini

Rafael Sotto

Ricardo Grião

Robson Mota.

Projeto TAD 7

Monografia apresentada na conclusão

do curso de manutenção automotiva,

visando o conhecimento do sistema de

ignição por meio de uma bancada didática,

com o objetivo de facilitar o aprendizado.

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Agradecimentos

Agradecemos primeiramente a Deus, pois sem Ele nenhuma graça seria

alcançada. Aos nossos familiares, que sempre nos apoiaram, estando ao nosso lado

nos momentos mais difíceis, nos proporcionando em todas as horas, força e

motivação para continuarmos seguindo em frente nesta longa jornada que trilhamos.

A todos os professores que durante o curso nos proporcionaram ensinamentos e

valores de vida. E principlamente ao nosso cordenador Milton, por ajudar em nossa

dificuldades durante o processo de criação do projeto.

Agradeçemos a auto eletrica corradini pelo patrocinio a projeto.

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Resumo

O projeto consiste em uma bancada didática para facilitar o entendimento dos

sistemas de ignição (platinado, indutivo, sensor hall e roda fônica). Com total

visualização dos sistemas em funcionamento, desde o principio dos sistemas até o

mais complexo que se possam entender.

A bancada ficará ligada parcialmente, fazendo com que os alunos coloquem

em prática os conceitos conhecidos em aula. Podendo também implantar defeitos de

funcionamento, ocasionando uma simulação real de falhas.

Palavras chaves: Bobina, velas, distribuidor, cabeçote e modulo.

5


Lista de Figuras

Figura 1- Sistema de ignição convencional platinado............................................11

Figura 2- Transformador........................................................................................12

Figura 3- Sistema de ignição (Platinado)...............................................................12

Figura 4- Bobina.....................................................................................................13

Figura 5- Distribuidor..............................................................................................14

Figura 6- Sistema de Ignição.................................................................................15

Figura 7- Gráfico do enrolamento secundário da bobina.......................................15

Figura 8- Gráfico do sistema em funcionamento...................................................16

Figura 9- Gráfico....................................................................................................17

Figura 10- Gráfico..................................................................................................18

Figura 11- Gráfico da duração da faísca................................................................18

Figura 12- Gráfico da duração da faísca 2.............................................................19

Figura 13- Distribuidor ...........................................................................................19

Figura 14- Tampa do distribuidor ..........................................................................20

Figura 15- Sistema de ignição platinado ...............................................................21

Figura 16- Avanço de ignição centrífugo ..............................................................21

Figura 17- Avanço de ignição a vácuo ..................................................................22

Figura 18- Cabo de vela.........................................................................................23

Figura 19- Cabo de vela resistivo..........................................................................23

Figura 20- Vela de ignição.....................................................................................24

Figura 21- Ignição eletrônica .................................................................................26

Figura 22- Distribuidores .......................................................................................27

Figura 23- Distribuidor ...........................................................................................28

Figura 24- Gráfico dos pulsos retangulares ..........................................................29

Figura 26- Teste de bobinas .................................................................................29

Figura 27- Sistema Hall .........................................................................................30

Figura 28- Gerador Hall ........................................................................................33

Figura 29- Distribuidor Hall ...................................................................................34

Figura 30- Roda Fônica ........................................................................................36

6


Figura 31- Corte da ferragem ................................................................................42

Figura 32- Corte da ferragem ................................................................................42

Figura 33- Soldagem .............................................................................................42

Figura 34- Lixamento ............................................................................................43

Figura 35- Pintura..................................................................................................43

Figura 36- Corte da madeira .................................................................................43

Figura 37- Estrutura pronta ...................................................................................44

Figura 38- Usinagem do eixo 1..............................................................................44

Figura 39- Usinagem do eixo 2..............................................................................44

Figura 40- Usinagem do suporte dos motores ......................................................45

Figura 41- Furação dos suportes...........................................................................45

Figura 42- Usinagem do eixo ................................................................................45

Figura 43- Suporte dos motores,...........................................................................46

Figura 44- Eixo.......................................................................................................46

Figura 45 – Montagem dos motores......................................................................46

Figura 46- Montagem da fiação.............................................................................47

Figura 47- Bancada................................................................................................47

Figura 48- Montagem da bancada.........................................................................47

Figura 49- Furação.................................................................................................48

Figura 50- Posicionamento dos motores...............................................................48

Figura 51- Posicionamento da bobina ..................................................................48

Figura 52- Colocação dos distribuidores................................................................49

Figura 53- Apertos dos suportes............................................................................49

Figura 54 -Bancada didática..................................................................................49

Figura 55- Fiação...................................................................................................50

Figura 56 – Bancada Pronta..................................................................................50

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Sumário

Introdução ............................................................................................................................................... 8

Justificativa .............................................................................................................................................. 9

Metodologia ............................................................................................................................................ 9

Objetivo Geral ....................................................................................................................................... 10

Objetivo Específico ................................................................................................................................ 10

1. Fundamentação Teórica: Sistema de Ignição .................................................................................... 11

1.1 Sistemas de Ignição Convencional ........................................................................................ 11

1.2-Cabo de Ignição ........................................................................................................................... 22

1.3-Vela de ignição ............................................................................................................................ 24

1.4-Ignição Eletrônica ........................................................................................................................ 25

1.5-Distribuidor de ignição ................................................................................................................ 27

1.6-Unidade de comando .................................................................................................................. 28

1.7-Bobina de Ignição ........................................................................................................................ 30

1.8- Ignição Mapeada ........................................................................................................................ 34

2.Desenvolvimento do Projeto ............................................................................................................. 40

3. Imagens do Projeto ........................................................................................................................... 42

3.1.Montagem da Estrutura da Bancada .......................................................................................... 42

3.2. Usinagem .................................................................................................................................... 44

3.3 Montagem ................................................................................................................................... 46

3.4. Acabamento ............................................................................................................................... 48

4.Tabela de Custo .................................................................................................................................. 51

5. Tabela de doação .............................................................................................................................. 51

6.Cronograma geral ............................................................................................................................... 52

7.Fluxograma do projeto ....................................................................................................................... 53

Conclusão .............................................................................................................................................. 54

Referencias Bibliográficas ..................................................................................................................... 55

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Introdução

A monografia apresentada demonstra uma bancada didática, sobre sistemas

de ignições sendo eles: platinado, sensor hall, indutivo, e ignição mapeada.

O projeto visa à praticidade do aprendizado sobre o assunto, com melhoras

no entendimento, pois os próprios alunos terão o manuseio desses sistemas com

ligações e testes sobre cada sistema apresentado na bancada.

O projeto se enquadra na área automobilista, especificamente na área

eletrônica do automóvel.

A equipe deseja com este projeto passar um entendimento melhor para as

pessoas que iram utilizar a bancada didática.

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Justificativa

A ideia de realizar este projeto foi a proposta de confeccionar uma

“ferramenta” para se entender o funcionamento e a compreensão do sistema de

ignição, para colocar em prática a teoria estudada e também poder agregar novos

conhecimentos técnicos.

Metodologia

Nosso grupo buscou as informações sobre os sistemas de ignição através de

literaturas técnicas e conhecimentos adquiridos no curso.

10


Objetivo Geral

Construir uma bancada didática contendo quatro sistema principais de ignição

sendo eles: platinado, indutivo, Hall e mapeada, podendo desta forma facilitar o

aprendizado.

Objetivo Específico

Fazer com que os alunos coloquem em prática, todo o conteúdo visto em

aula, podendo simular defeitos reais, e fazer com que o aluno encontre as falhas

utilizando apenas conhecimentos desenvolvidos em sala de aula.

11


1. Fundamentação Teórica: Sistema de Ignição

1.1 Sistemas de Ignição Convencional

Lembrando que, para haver combustão interna, são necessários três elementos:

combustível, comburente e o agente detonante. É o triângulo da combustão.

O papel do sistema de ignição é prover o elemento detonante por meio de uma

“centelha” (faísca). O combustível (gasolina, álcool, etc.) vem do tanque, e o

oxigênio aspirado da atmosfera. Mas como essa faísca é produzida?

A bobina de ignição é o principal elemento desse sistema. Trata-se de um

autotransformador que tem poucas espiras no enrolamento primário e muitas no

secundário, ou seja, é um transformador elevador de tensão. A tensão da bateria (

12V a 13,4V aproximadamente) é aplicada na forma de pulsos no enrolamento

primário, e uma altíssima tensão se forma no enrolamento secundário.

Figura 1- Sistema de ignição convencional platinado

O platinado é o elemento chaveador que altera uma tensão puramente contínua e

constante da bateria em pulsos de tensão para o primário.

Por que a tensão deve ser pulsada? Porque é a única forma de transferir a

energia do enrolamento primário do transformador para o secundário. O

transformador, seja uma bobina de ignição ou não, não consegue realizar o

processo de indução com tensões contínuas constantes.

12


Os transformadores comuns utilizados nos eletrodomésticos, por exemplo,

dispensam o “chaveador”, porque a própria tensão que chega a casa é alternada.

Como naturalmente ela varia em ciclos positivos e negativos a uma razão de

sessenta vezes por segundo (60Hz), a indução acontece automaticamente.

Figura 2- Transformador

Como, por razões óbvias, não podemos andar com o carro a uma tomada de

corrente alternada, o chaveamento provoca a indução na bobina.

A figura a seguir mostra o circuito fechado pelo platinado e o sentido real da

corrente elétrica

.

Figura 3- Sistema de ignição (Platinado)

A figura a seguir ilustra uma bobina em corte. Os terminais do enrolamento

primário são conectados a dois parafusos com suas respectivas porcas. A saída de

tensão está no topo do componente em uma tampa isolante geralmente feita de

baquelite. O negativo é comum a ambos os enrolamentos, bem como à estrutura de

carro. Isso é o que chamamos de “massa”, em que o terminal negativo da bateria

também é ligado.

13


Figura 4- Bobina

E qual é o valor dessa tensão?

A relação da tensão de entrada e de saída da bobina é a mesma que em um

transformador comum, isto é:

VS=VP x NS/NP

Em que: VS = tensão no secundário

VP = tensão no primário

NS = número de espiras no secundário

NP = número de espiras no primário

O circuito elétrico do sistema de ignição convencional pode ser visto na figura a

seguir.

http://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&docid=eHWzWKpTNfBVjM&tbnid=jBzgg-4uU9HQYM:&ved=0CAUQjRw&url=http://planetabuggy.forumeiros.com/t4310-conhecendo-o-sistema-de-ingnicao&ei=2wyBUtWKDpHfkQeTvoCoDQ&bvm=bv.56146854,d.eW0&psig=AFQjCNFg3LoDW1Sss8x_br8eZg2ddhDR_w&ust=1384275530988597

14


Figura 5- Distribuidor

Com o platinado fechado , o terminal 1 da bobina de ignição está ligado à massa.

Acionando o comutador de ignição, o enrolamento primário da bobina (L1) é

energizado com tensão da bateria (12 v).

A bobina de ignição é um autotransformador. A tensão de 12 v é aplicada ao

enrolamento primário (L1), a qual será elevada para 20KV no secundário (L2),

aproximadamente, e armazenada em forma de campo magnético, para depois ser

fornecida à respectiva vela, permitindo a formação da centelha.

No momento da ignição o platinado se abre, interrompendo a corrente primária.

No instante em que isso ocorre é gerada, no secundário da bobina (L2), uma força

contraeletromotriz, devido à energia armazenada na bobina. Quanto maior for à

relação de espiras L1/L2 e a intensidade da corrente no primário no instante de

abertura do platinado, maior a tensão induzida no secundário.

Um capacitor “condensador” é ligado em paralelo com o platinado, garantindo

uma rápida interrupção da corrente primária quando o platinado se abre. Sua função

é absorver a energia proveniente da força contra eletro motriz gerada na bobina

primária, evitando a formação de arco elétrico nos contatos do platinado.

O arco elétrico poderia provocar desgastes nos contatos do platinado e aumentar

o tempo de extinção da corrente primária, diminuindo a tensão do secundário.

Como funciona a dinâmica do sistema de ignição?

Baseando-se na figura 4.7, ao acionar a chave de partida, o enrolamento primário

da bobina é energizado, porém nesse instante ainda não há faísca, pois a tensão

aplicada não é pulsante. Logo a seguir o motor de partida do carro força os primeiros

15


giros. Por meio de uma engrenagem localizada na base do distribuidor da faísca o

platinado começa a fechar e abrir sucessivamente. Agora sim a tensão é pulsante; o

processo de indução começa e a alta tensão é gerada. A saída da bobina de alta

tensão é conectada por um cabo até um componente chamado rotor que, acionado

pela mesma engrenagem do motor, gira de modo a levar a alta tensão para cada

uma das velas de forma sequencial. Deste modo, em um motor de quatro cilindros,

por exemplo, teremos sempre uma vela sob alta tensão e três sem alta tensão. A

ordem de ignição depende de cada motor.

Figura 6- Sistema de Ignição

Observando a forma de onda da tensão de enrolamento secundário da bobina,

temos algo como ilustra a figura a seguir.

Figura 7- Gráfico do enrolamento secundário da bobina

16


A centelha é formada é formada nas velas quando a tensão do secundário atinge

o valor de ruptura da rigidez dielétrica da mistura ar-combustível. O gráfico da figura

a seguir demonstra o funcionamento do sistema.

Figura 8- Gráfico do sistema em funcionamento

Para analisar o gráfico, vamos considerar duas fases:

Fase 1: no momento em que o platinado se fecha, a corrente no enrolamento

primário da bobina aumenta gradativamente, podendo atingir um valor máximo de

saturação. Este valor é obtido coma divisão da tensão da bateria pela resistência

ôhmica do enrolamento. Nesse instante, a tensão do circuito primário, medida no

capacitor (condensador), e a tensão medida no secundário da bobina de ignição

serão de zero volt.

Fase 2: quando o platinado se abre, cria-se no primário uma força

contraeletromotriz, ou tensão de autoindução, de aproximadamente de 300 V, que

carrega o capacitor. Ao mesmo tempo, a variação do campo magnético no

enrolamento primário induz uma alta tensão no enrolamento secundário, que

17


aumenta subitamente até chegar à tensão de ignição (em torno de 20 mil volts),

produzindo a centelha na vela.

Veja na fórmula seguinte a relação entre tensão e número de espiras.

VS = VP x NS

NP

Em que: VS = tensão no secundário

VP = tensão no primário

NS = número de espiras do secundário

NP = número de espiras do primário

A tensão no secundário pode atingir até 30 KV, pois o número de espiras do

secundário é aproximadamente cem vezes maior que o do primário.

A sequência de funcionamento (abertura do platinado – interrupção da corrente

primária - carregamento do capacitor - descarregamento do capacitor no

enrolamento primário) repete-se sucessivamente, formando um círculo oscilador.

A amplitude da onda de tensão vai diminuindo devido às perdas do circuito. A

oscilação pode ser vista no gráfico da corrente primária, figura a seguir.

Figura 9- Gráfico

18


Após atingir a tensão de ignição, a tensão no secundário cai repentinamente para

o nível de manutenção da centelha, que permanece durante 0,6 a 12ms, figura a

seguir.

Figura 10- Gráfico

O tempo de duração da centelha depende basicamente da turbulência da mistura

e da energia fornecida à centelha pelo circuito oscilador da bovina de ignição.

Quando essa tensão cai até certo limite, a centelha é interrompida. Figura a seguir.

Figura 11- Gráfico da duração da faísca

19


A distribuição da centelha na ordem correta e no momento exato é realizada pelo

rotor interno ao distribuidor. Figura a seguir.

Figura 12- Gráfico da duração da faísca 2

A figura 1 mostra a construção de um distribuidor convencional e a figura 2, um

rotor de distribuição. Note que há um “resistor” entre seu terminal central (que é

ligado à bobina) até a extremidade (que muda de vela em vela).


Figura 1 Figura 2

20


A função desse resistor (geralmente de de1KΩ a 6KΩ) é limitar a corrente a fim

de aumentar a vida útil do sistema. Ao contrário do que se pode pensar, a

extremidade do rotor não toca fisicamente a os terminais da tampa do distribuidor,

apenas se aproxima o suficiente para que haja o “salto” da faísca. Figura a seguir.

Figura 14- Tampa do distribuidor

Cuidado→ Quando esse rotor precisar ser substituído deve ser por outro de

mesmo tipo. Mecanicamente as peças são idênticas, porém o valor da resistência

muda de acordo com o motor.

Se colocarmos um que deveria ser de 6Ω no lugar de um de 1Ω, a faísca será

fraca e o motor perde rendimento, além de aumentar o consumo. Já trocando um de

1Ω em um sistema que deveria ter 6Ω, temos a queima rápida de componente.

Conforme podemos observar na figura a seguir, alguns sistemas utilizam um

resistor limitador de corrente em série com o enrolamento primário.

21


Figura 15- Sistema de ignição platinado

Duas técnicas são utilizadas nos sistemas de ignição e distribuição mecânicos,

que são o avanço centrífugo e o avanço à vácuo.

O avanço centrífugo – figura a seguir – é um conjunto de duas molas e uma base

móvel que sustenta o platinado. Conforme a rotação do motor aumenta, o ponto de

ignição é adiantado proporcionalmente (ângulo α). Isso ocorre a fim de ajustar o

tempo exato da faísca quando o pistão estiver na parte mais alta do cilindro,

chamado “ponto morto superior”. Nessa condição há melhor rendimento. Quando a

rotação cai, as molas trazem de volta a mesa, atrasando proporcionalmente o ponto

em função da menor rotação.

Figura 16- Avanço de ignição centrífugo

22


Só o avanço centrífugo não é o suficiente. O sistema de avanço a vácuo

também desloca a mesa, adiantando o ponto em altas rotações, porém por meio de

vácuo formado pela aspiração do ar no carburador. Quanto maior a abertura de uma

borboleta de admissão de ar, maior será o vácuo fornecido e, consequentemente,

maior avanço. Uma mola é responsável pelo retorno do conjunto.

Figura 17- Avanço de ignição a vácuo

Além desses componentes, ainda temos os cabos e a vela de ignição.

1.2-Cabo de Ignição

Conduz a alta tensão produzida pela bobina até as velas de ignição sem permitir

fugas de corrente, garantindo uma combustão sem falhas.

Os cabos de ignição também eliminam interferências eletromagnéticas produzidas

pela alta tensão (faísca).

O resistor (resistência) está incorporado ao cabo de ignição e se apresenta de

duas formas, dependendo do tipo de cabo:

TS: terminal supressivo, maior parte da “resistência” no terminal. Figura 1.

23


CS: cabo supressivo, maior parte da resistência no cabo. Figura 2.

Figura 18- Cabo de vela

Figura 19- Cabo de vela resistivo

Figura 1

Figura 2

24


1.3-Vela de ignição

As partes mais importantes da vela são os eletrodos e o isolador (figura a seguir).

A distância, a disposição, o material e o estado dos eletrodos determinam a tensão

de ignição necessária para que saltem faíscas. Para inflamação segura da mistura

combustível - ar é importante que a faísca entre em contato, o suficiente, com

mistura apta a queimar. Por este motivo, é muito importante a posição do

centelhador na câmara de combustão.

Figura 20- Vela de ignição

Cada veículo com motor ciclo Otto tem a vela perfeitamente adaptada às

condições de funcionamento do motor em questão. Características de adaptação

são, por exemplo, o índice térmico e a distância entre os eletrodos.

O motor em funcionamento gera, na câmara de combustão, uma alta temperatura

que é absorvida na forma de energia térmica, pelo sistema de refrigeração e uma

parte pelas velas de ignição. A capacidade de absorver e dissipar o calor denomina-

se grau térmico.

Como existem velas com maior ou menor “carga térmica”, elas possuem mais ou

menos capacidade de absorção e dissipação de calor. Temos assim velas quentes e

frias.

25


A vela de ignição quente esquenta o suficiente para queimar depósitos de carvão

quando o veículo está em baixa velocidade. Possui um longo percurso de dissipação

de calor, que permite manter alta a temperatura na ponta do isolador.

A vela de ignição fria é aquela que esfria o suficiente para evitar a carbonização,

quando o veículo está em baixa velocidade. Possui um percurso mais curto,

permitindo a rápida dissipação de calor. É adequada aos regimes de alta solicitação

do motor.

O grau térmico da vela de ignição do motor, por exemplo, é indicado pelo número

central do código:

Número maior: fria;

Número menor: quente

1.4-Ignição Eletrônica

A cada ano aumentam as exigências feitas ao motor e, consequentemente, ao

seu equipamento de ignição, entre elas, custo de manutenção ainda mais reduzido e

maior cumprimento da legislação referente aos gases de escape.

O comando de ignição sem contato mecânico apresenta vantagens que tornam o

sistema atrativo e de aplicação quase universal.

Não há desgaste, não necessitando, portanto, de manutenção.

O ponto de ignição é mais fácil de ser ajustado, qualquer que seja a condição

de funcionamento do motor. Ele permanece constante durante quase toa a vida útil

do distribuidor de ignição.

Maior segurança de ignição em regime de rotação elevada e absorção ideal

de potência em rotação reduzida, através do comando do ângulo de permanência e

em virtude da ausência de vibração dos contatos.

A característica principal desse sistema de ignição é o emissor de pulsos, que

desempenha as funções do “martele do platinado”. Ele produz pulsos de comando

sem o auxílio de contatos mecânicos, os quais são conduzidos ao aparelho de

comando eletrônico. Há dois tipos de emissores de ignição:

Emissor de pulsos indutivos;

Emissor de pulsos Hall.

26


Conforme o emissor utilizado, temos dois diferentes sistemas de ignição:

Ignição transistorizada por bobina, com emissor de pulsos indutivos, TSZ-i.

Ignição transistorizada por bobina, com emissor de pulsos Hall, TSZ-h.

Ignição eletrônica transistorizada com emissor de pulsos indutivos (TSZ-i)

A ignição transistorizada sem contatos móveis teve seu início como

desenvolvimento do emissor de pulsos indutivos de ignição.

Em comparação com ignição transistorizada, comandada por platinado, a unidade

de comando da TSZ-i assume funções adicionais, principalmente a conversão de

sinal do emissor, assim como o comando do ângulo de fechamento em função da

rotação.

Este sistema substitui o platinado e o capacitor, aumentando a eficiência da

centelha para os cilindros, ampliando os intervalos de regulagem do sistema de

ignição e, melhorando o comportamento das partidas em altas e baixas

temperaturas.

Seu esquema de ligação pode ser visto na figura a seguir.

Figura 21- Ignição eletrônica

27


Basicamente, o sistema é constituído por três conjuntos, que são: distribuidor,

unidade de comando e bobina de ignição.

1.5-Distribuidor de ignição

Esse componente está equipado com emissor de pulsos indutivos que substitui o

platinado e o condensador.

O conjunto é formado por um estator fixo composto de um ímã permanente,

enrolamento de indução, núcleo e rotor emissor de impulsos que gira de acordo com

o eixo do distribuidor. Ambos têm prolongamentos denominados ponta do estator e

ponta do rotor.

O princípio de funcionamento é que, com o rotor em movimento, a distância

existente entre as pontas do rotor e as pontas do estator sofre modificações

periódicas, que alteram o fluxo magnético. Figura 1.

Conforme mostra a figura 2, a tensão do emissor forma-se da seguinte maneira:

no momento em que as pontas do rotor e as do estator aproximam-se umas das

outras, o fluxo magnético e a tensão nas extremidades do enrolamento se indução

aumentam a partir de zero (inicialmente de maneira lenta, depois mais rapidamente)

Figura 1- Distribuidor indutivo Figura 2- Aproximação

Figura 22- Distribuidores

28


O valor máximo ocorre imediatamente antes de as pontas do rotor e do estator se

alinharem.

À medida que as distâncias entre as pontas aumentam novamente – Figura 1 – a

tensão do emissor inverte repentinamente o seu sentido (-U), visto o fluxo magnético

tornar-se mais fraco. No exato momento dessa inversão (tz), ocorre a centelha na

vela de ignição.

Em virtude do seu modo de atuar, o emissor de pulsos possui características de

gerador, pois ele produz uma tensão alternada para fins de comando de ignição por

pulsos. A modificação do fluxo causa no enrolamento de indução uma tensão

alternada. A tensão (-U / +U) depende da rotação, sendo de 0,5 volt em rotações

baixas e aproximadamente 100 volts em rotações altas.

A figura 2 – ilustra a tensão alternada produzida pelo emissor de pulsos de

ignição em função do tempo.

Figura 1 – afastamento Figura 2- tensão gerada


1.6-Unidade de comando

A unidade de comando apresenta cinco importantes etapas de funcionamento.

29


Graças à unidade comando, os pulsos tornam-se retangulares e de mesmo

sentido. Figura 3.

Figura 3– pulsos retangulares

Figura 24- Gráfico dos pulsos retangulares

Por meio do comando do ângulo de permanência a duração dos pulsos é

modificada em função da rotação do motor – figura 4

Figura 4 – tempo x ângulo de permanência

Figura 25- Tempo x ângulo de permanência

O estabilizador mantém a tensão de alimentação tão constante quanto possível.

Pelo amplificador da corrente de comando, os pulsos retangulares já modificados

pelo comando do ângulo de permanência são ampliados. Cada interrupção dos

pulsos retangulares cessa a corrente primária, produzindo centelhas nas velas.

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1.7-Bobina de Ignição

Conforme vimos anteriormente o funcionamento da bobina, a figura 1 ilustra

alguns desses componentes que variam de acordo com o motor. A figura 2 – mostra

como testar a peça com um multímetro. É importante, porém, lembrar que este teste

é estático.

Figura 1- bobinas Figura 2- teste com multímetros

Figura 26- Teste de bobinas

O que isso quer dizer?

Que embora a resistência da bobina possa parecer normal com o multímetro, não

significa que está perfeita. Com o aumento da temperatura o defeito pode aparecer,

portanto este teste serve apenas para detectar aquelas que estão totalmente

queimadas (ou com enrolamento aberto ou em curto-circuito).

31


Regulagens dos componentes

Para fazer a regulagem dos componentes da ignição eletrônica, algumas

recomendações são importantes:

Distribuidor: a folga existente entre o rotor do impulsor e o estator deve

ser de 0,22mm a 0,60mm. Para cada veículo, a regulagem do ponto inicial

de ignição deve ser feita como no sistema convencional, obedecendo aos

mesmos valores, sendo efetuada uma verificação a cada 50.000Km.

Unidade de comando: caso apresente defeito, substitua-a , pois nenhum

reparo ou regulagem pode ser feito nesse componente.

Velas de ignição: proceda nessa regulagem da mesma forma que na

convencional. (veja tabela no final do capítulo, os valores das “folgas” de

acordo com o fabricante).

Cuidado→Ao manusear o equipamento de ignição eletrônica, evite acidentes,

cercando-se de todo cuidado.

Desligue a ignição sempre que realizar qualquer trabalho no

equipamento, por exemplo, na conexão de teste ou na substituição de

componentes.

Emissor de pulsos

Para fazer a verificação da folga entre as garras, é preciso:

1. Alinhar as quatro garras do emissor e medir a folga entre elas. A folga deve ser

tal que a lâmina de 0,22mm deve passar entre as garras, e a de 0,60mm não.

2. Girar o eixo um quarto de volta e refazer a medição.

3. Para ajustar a folga, reposicionar sempre as garras da mesa. A garra do rotor

só pode ser reposicionada quando ela estiver comprovadamente deformada.

Ignição transistorizada por bobina com emissor de pulso Hall (TSZ – H)

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Além da TSZ-i (ignição com impulsos indutivos), existe outro sistema

transistorizado cujo comando sem platinados tem lugar mediante um emissor de

pulso Hall.

O funcionamento desse emissor baseia-se no efeito Hall, isto é, uma corrente

elétrica (IA) percorre uma camada semicondutora (camada Hal H). Se essa camada

for exposta a um campo magnético B de sentido perpendicular, origina-se entre as

superfícies de contato A1 e A2 uma tensão da ordem de milivolts denominada

tensão Hall (UH). Figura a seguir.

Efeito Hall

Figura 27- Sistema Hall

Se a intensidade da corrente for constante, a tensão Hall (UH) depender

exclusivamente da intensidade do campo magnético. Quanto mais intenso o campo,

tanto maior a tensão UH. Se a intensidade do campo magnético sofrer modificações

periódicas no ritmo necessário para a ignição, a tensão Hall também sofre variações

no mesmo ritmo, provocando, através do sistema eletrônico, faíscas de ignição.

Figura a seguir.

Gerador Hall

33


Figura 28- Gerador Hall

O emissor de pulso Hall possui um componente fixo e um rotativo. O sistema Hall

consta de um ímã permanente com peças condutoras e de um circuito integrado (CI-

Hall). O CI-Hall é um interruptor eletrônico que comporta o modelador de pulsos, o

amplificador, o estabilizador de tensão e o compensador de temperatura, além da

placa semicondutora Hall.

Quando um dos segmentos de blindagem penetrar no entreferro do impulsor, o

campo magnético é desviado impedindo que ele passe para o CI-Hall. A camada

Hall está agora praticamente isenta de campo, portanto UH = 0.

O emissor Hall acha-se instalado diretamente sobre a mesa do distribuidor.

O CI-Hall está assentado sobre um suporte cerâmico e, com uma das peças

condutoras, acha-se fundido em plástico para fins de proteção contra umidade,

sujeiras e danos mecânicos. As peças condutoras e o rotor são de material

magnético (ferro doce). Os seguimentos de blindagem e o rotor do distribuidor

formam uma só peça. O número de segmentos é igual ao número de cilindros do

motor. A largura “b” dos segmentos determina o ângulo de permanência dp sistema

de ignição, que será constante durante a vida útil do emissor de pulsos Hall, não

havendo necessidade de fazer ajuste.

A figura a seguir ilustra um distribuidor com sensor Hall.

34


Distribuidor Hall

Figura 29- Distribuidor Hall

1.8- Ignição Mapeada

Nesse sistema, o avanço mecânico da ignição foi eliminado. Em vez disso, é

utilizado um sinal do sensor. Um sensor de pressão adicional fornece o sinal de

carga. Um circuito integrado calcula o avanço necessário do ponto de ignição e

modifica o respectivo sinal de saída, que é transmitido à unidade de comando.

Esse sistema oferece as seguintes vantagens:

O avanço do ponto de ignição pode ser adaptado às mais diversas

exigências impostas ao motor.

A inclusão se outros parâmetros de comando é possível (por exemplo,

temperatura do motor).

Boa performance de partida, melhor controle da rotação em marcha lenta e

menor consumo de combustível.

Regulagem do ponto de ignição para o cilindro detonante.

35


As vantagens da ignição eletrônica mapeada são expressas pelo mapeamento do

ângulo de ignição, para cada possível item operacional do motor, isto é, para cada

ponto de rotação e carga, o ângulo se ignição é escolhido como melhor

compromisso na especificação do motor.

O ângulo de ignição para um determinado ponto de operação é escolhido de

acordo com consumo de combustível, torque, gás de escape, distância em relação

ao limite de detonação, temperatura do motor, dirigibilidade, etc. Dependendo do

critério de otimização, um ou outro aspecto terá maior peso.

O sinal emitido pelo senso de vácuo é utilizado como sinal de carga para ignição.

Desse sinal e da rotação é aberto um mapeamento tridimensional que permite

programação do melhor ângulo de ignição para gás escape e consumo de

combustível em qualquer ponto de rotação e carga. Em todo o mapeamento,

dependendo dos requisitos, existem cerca de 1.000 a 4.000 ângulos

individualmente.

A linha característica de marcha lenta e freio-motor é selecionada com a borboleta

fechada. Para rotações abaixo da nominal da marcha lenta, o ângulo de ignição

pode ser “adiantado” para obter a estabilização da marcha lenta pelo aumento de

torque. Na operação de freio-motor foram programados ângulos de ignição

coordenados com gás escape e performance.

Sinais de entrada

Rotação (posição do virabrequim) e pressão no coletor de admissão são os dois

principais fatores de controle para o ponto de ignição.

Registro da rotação

Existem duas possibilidades para a determinação da rotação e sincronização com

o virabrequim, que são a tomada do sinal diretamente do virabrequim ou a tomada

do sinal do eixo de comando de válvulas, ou de um distribuidor de ignição equipado

com emissor Hall.

Quando a tomada do sinal é diretamente do virabrequim, utiliza-se um rotor

indutivo de impulsos que explora os dentes de uma roda dentada especial no

36


virabrequim, o que serve para a captação da rotação. Pela alteração do fluxo

magnético produzida dessa maneira, induz-se uma tensão alternada avaliada pela

unidade de comando. O intervalo sem um dente marca uma rotação. Figura a seguir.

Ignição mapeada

Figura 30- Roda Fônica

Carga (pressão no coletor de admissão)

A pressão dominante no coletor de admissão atua sobre o sensor de pressão por

meio de uma mangueira.

Em motores equipados com uma injeção eletrônica, a utilização do sinal de carga

é, às vezes, uma medição somente indireta da carga. A massa de ar ou o volume de

ar por unidade de tempo adapta-se especialmente como sinal de carga, porque

fornece melhor medida para o enchimento do cilindro. A carga efetiva é empregada

para a preparação da mistura e por isso também para a ignição.

Posição da borboleta

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O interruptor da borboleta fornece um sinal de comando na marcha lenta e na

plena carga do motor.

Temperatura

Um sensor de temperatura instalado no bloco fornece à unidade de comando um

sinal correspondente à temperatura do motor. Além de o sensor registrar a

temperatura do motor, é possível registrar também a temperatura do ar aspirado

através de outro sensor.

Sensor de detonação

“Detonar” ou “bater” é uma forma descontrolada de combustão e pode levar a

danos no motor quando ocorre com muita frequência e muita intensidade. Por esta

razão, o ângulo de ignição normalmente é definido de modo que apresente sempre

uma distância de segurança em relação ao limite de detonação.

Como o limite de detonação também depende da quantidade de combustível,

condições do motor e condições ambientais, essa distância de segurança representa

uma piora no consumo de combustível, em função do ângulo de ignição muito

atrasado.

Essa desvantagem pode ser evitada quando o limite de detonação for registrado

durante o funcionamento do motor e o ângulo de ignição for regulado de acordo com

ele. Essa função é assumida pela regulagem da detonação.

Até hoje não é possível detectar o limite de detonação sem que ocorra o

batimento. Durante a regulagem ao longo do limite de detonação sempre ocorrem

batimentos isolados. O sistema, entretanto, é adaptado aos respectivos tipos de

veículos, de modo que o batimento não seja audível, excluindo com segurança a

possibilidade de danos.

O sensor de detonação serve de registro de medição dos ruídos característicos

que aparecem em caso de batimento, transforma-os em sinais elétricos e os

transmite a unidade eletrônica de comando.

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Uma comparação com sinal útil, obtido através do sinal do sensor por meio de

filtragem e integração dentro de um segmento de ângulo de virabrequim, indica para

cada combustão, dentro de cada cilindro, se está ocorrendo detonação. Quando

este for o caso, o ponto de ignição será “atrasado” somente neste cilindro.

Esse processo repete-se pra cada cilindro, a cada combustão que apresente

detonação. Não havendo mais detonação, o ponto de ignição é reajustado

lentamente e em pequenos passos para “adiantado”, até o valor do seu

mapeamento.

Como em um motor o limite de detonação muda de acordo com o cilindro e caria

intensamente no âmbito da faixa operacional, no funcionamento prático isso resulta

em um ponto de ignição próprio para cada cilindro.

O local de instalação do sensor de detonação é escolhido de maneira que o

batimento de cada um possa ser detectado com segurança em qualquer

circunstância.

Geralmente, é no lado plano do bloco do motor. Para seis cilindros ou mais,

geralmente não basta um sensor de detonação para o registro de todos os cilindros.

Nesses casos são empregados dois sensores de detonação por motor, comutados

de acordo com a sequência de ignição.

Processamento dos sinais

Pressão no coletor de admissão, temperatura do motor, detonação e tensão de

bateria são grandezas analógicas, digitalizadas num conversor analógico/digital.

Rotação, posição do virabrequim e limites da borboleta são grandezas digitais e vão

diretamente ao microprocessador.

O processamento dos sinais é feito no microcomputador. Para cada ignição o

computador recalcula os valores atualizados para o ângulo de ignição e o tempo de

fechamento, a fim de oferecer um ótimo ponto de ignição como grandeza de entrada

para o motor, em qualquer ponto de operação.

Unidade de comando

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O núcleo da unidade de comando para a ignição eletrônica é um

microprocessador que contém todos os dados, inclusive mapeamento e os

programas para registros das grandezas de entrada e para cálculo das grandezas

de saída. Como os sensores são elementos de montagem predominantemente

eletromecânicos, adaptados a precária área de atuação do motor, é necessário

processar os sinais para o computador.

Circuitos de formação de pulsos transformam sinais provenientes dos sensores

(por exemplo, sinal do sensor de rotação) em sinais digitais definidos. Sensores, por

exemplo, para temperatura e pressão muitas vezes possuem um sinal elétrica

analógico como saída, o qual é digitalizado em um conversor analógico-digital e

enviado ao microcomputador. O conversor analógico-digital também pode ser

integrado.

Para que os dados de mapeamento possam ser modificados até pouco antes do

início da produção em série, existem unidades de comando com memória

programada eletronicamente, geralmente em forma de EPROM ( Electronically

Programable Read Only Memory).

Sinal de saída da ignição

O circuito primário da bobina de ignição é comandado por um estágio de saída (

de potência) na unidade eletrônica de comando. O tempo de fechamento é

controlado de modo que a tensão secundária possa permanecer constante,

independente de rotação e tensão da bateria.

Como para cada ponto de rotação da bateria o tempo de fechamento ou o ângulo

de permanência são redefinidos, é necessário o mapeamento do ângulo de

fechamento. Ele contém uma rede de pontos de apoio, entre os quais é feita a

interpolação como no mapeamento do ângulo de ignição.

Com a utilização de mapeamento do ângulo de fechamento desse tipo é possível

dosar a energia acumulada na bobina de ignição com precisão semelhante à

regulagem do ângulo de permanência. Também existem sistema de ignição

eletrônicos nos quais uma regulagem do ângulo de permanência está sobreposta ao

seu mapeamento. Isso faz com que o ângulo seja otimizado para cada cilindro

individualmente e independente um do outro.

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Estágio de saída da ignição

Pode ser embutido na unidade de comando ou ser externo, quase sempre

instalado e combinado com a bobina de ignição. Nos estágios finais de ignição

externos, em geral a unidade está instalada no compartimento de passageiros.

Quando as unidades de comando com estágio de saída da ignição integrado são

acondicionadas no ambiente do motor, elas requerem uma dissipação de calor

especialmente eficiente, obtida pelo emprego da técnica híbrida.

Elementos semicondutores e o estágio de saída são instalados diretamente sobre

o corpo refrigerador que assegura o contato térmico com a carroceria. Em função

disso, as unidades de comando podem ser operadas em temperaturas ambientes de

até 100°C.

2.Desenvolvimento do Projeto

Após o início das aulas no 2° modulo e a divisão das equipes de trabalho, foi

proposto pelo professor criação de três ideias para base do projeto de PTCC.

Algumas ideias foram apontadas pelo professor, e outras pelos alunos, sendo

descartadas, por investimentos altos e falta de estrutura.

A equipe propôs:

-Teste de combustível elétrico: Seria inviável, pois a ideia já era patenteada

pela Petrobras e o custo seria alto.

-Bancada didática: O grupo pensou em algo que seria útil para a escola,

auxiliando os docentes em uma explicação no sistema de ignição.

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-Reforma do torno mecânico: Não foi possível pois não fazia parte do

segmento do nosso curso.

Após discussão pela equipe de trabalho, optou-se pela Bancada

didática, devido ser viável, pois grande parte dos componentes necessários para

realização da mesma se encontrava na escola, reduzindo consideravelmente o custo

do projeto.

Após a conclusão do 2° modulo, começou a ser montada a bancada. O grupo

decidiu redimensionar a bancada visando maior praticidade, diminuindo 62 mm de

largura. No dia da execução do redimensionamento da bancada obteve uma

inclinação de 45° para o painel. Foi executada a pintura, e retirada as medidas para

encaixe das madeiras. Encaixamos a primeira madeira inclinada 45° aprox.

(Sabendo que o restante das madeiras será usado para acabamentos, por isso

deixada para o final). Estudado os melhores lugares para serem encaixados os

componentes e a compra de alguns componentes. Foi feito a fixação do cabeçote no

centro do painel com quatro cotovelos projetados e fabricados pelos alunos. Foram

feitas as marcações de furação para encaixe de componentes predefinidos

(distribuidores e roda fônica), projeção e execução de chapas para fixação de

distribuidores. Projetamos e executamos os suportes dos motores elétricos que fará

com que os distribuidores e a roda fônica girem. Após, começamos a fixação dos

componentes elétricos (módulos, bobina e lâmpadas) e fizemos uma reparação em

um chicote que encontramos na escola para poder ser usado no projeto. Deram

inicio as instalações elétricas de todo o conjunto eletrônico e a montagem e fixação

da base de comando, feita de aço.

Logo depois foram feitas as instalações das pontas de teste para que os

alunos possam simular testes reais e poder diagnosticar tais defeitos.

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3. Imagens do Projeto

3.1.Montagem da Estrutura da Bancada

Figura 31- Corte dos ferros

Figura 32- Corte da ferragem

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Figura 33- Soldagem

Figura 34- Lixamento

Figura 35- Pintura

Figura 36- Corte da madeira

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Figura 37- Estrutura pronta

3.2. Usinagem

Figura 38- Usinagem do eixo 1

Figura 39- Usinagem do eixo 2

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Figura 40- Usinagem do suporte dos motores

Figura 41- Furação dos suportes

Figura 42- Usinagem do eixo

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Figura 43- Suporte dos motores

Figura 44- Eixo

3.3 Montagem

Figura 45 – Montagem dos motores

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Figura 46- Montagem da fiação

Figura 47- Bancada

Figura 48- Montagem da bancada

48


Figura 49- Furação

Figura 50- Posicionamento dos motores

3.4. Acabamento

Figura 51- Posicionamento da bobina

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Figura 52- Colocação dos distribuidores

Figura 53- Apertos dos suportes

Figura 54 -Bancada didática

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Figura 55- Fiação

Figura 56 – Bancada Pronta

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4.Tabela de Custo

Descrição Valor

Adesivos Diversos R$ 30,00

Parafusos R$ 43,00

Bornes, cabos, porta fusíveis. R$ 352,00

Fonte 12 V 15 Amp R$ 150,00

Chave de Partida, conectores,etc R$ 239,00

Distribuidor R$ 180,00

Sensor de rotação R$ 25,00

Motor R$ 50,00

Total R$ 1.069,00

5. Tabela de doação

Escola Alunos

Cabeçote Distribuidores

Mesa Bobinas

Tecido Componentes elétricos

Motores

Madeira

Chapas

Materiais Diversos

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6.Cronograma geral

Previsto

Realizado

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7.Fluxograma do projeto

Bancada

Acertos de medida, lixar, montar estrutura e pintar.

Tubos

Medir, cortar e soldar.

Revestimento

Medir tampão de madeira, furações.

Layout

Definir posição dos componentes.

Fixação componentes

Cabos, velas distribuidor e etc.

Testes

Fonte, motores, bobinas, e etc.

Acabamento

Pintura, revestimento e retoques finais.

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Conclusão

Após concluímos o projeto, tivemos um ganho de aprendizagem dos sistemas

de ignição envolvidos na construção da bancada didática. A equipe desenvolveu o

projeto com a ajuda de todos integrantes e de alguns professores.

Com criação do projeto visa oferecer uma praticidade para o professor e seus

alunos, para obter um entendimento maior do sistema de ignição, nas aulas práticas.

Assim atingindo todos os objetivos da equipe.

Vale acrescentar que além de todo o trabalho que envolve a área

automobilística, obtemos o conhecimento em alguns equipamentos como: torno

furadeira, maquina de solda, entre outros.

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Referencias Bibliográficas

Livro

Titulo: Eletroeletrônica Automotiva - Injeção Eletrônica, Arquitetura do Motor e

Sistemas Embarcados.

Autor: Alexandre Capelli

Editora: Érica

Ano: 2010

Documents

ETEC Jorge Street CURSO TECNICO EM MANUTENÇÃO … 38ª EXCUTE/Manutenção... · Figura 1- Sistema de ignição convencional platinado ... eletrônica do automóvel. A equipe deseja