Como funcionam os sistemas de ignição de automóveis

O motor de combustão interna é uma máquina incrível que evoluiu por mais de 100 anos. Ele continua a evoluir à medida que as montadoras conseguem extrair um pouco mais de eficiência ou um pouco menos de poluição a cada ano que passa. O resultado é uma máquina incrivelmente complicada e surpreendentemente confiável.

Outros artigos do HowStuffWorks explicam a mecânica do motor e muitos de seus subsistemas, incluindo o sistema de combustível, sistema de arrefecimento, eixos de comando de válvulas, turbocompressores e engrenagens. Alguém poderia argumentar que o sistema de ignição é onde tudo se junta com uma faísca perfeitamente cronometrada.

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Neste artigo, aprenderemos sobre sistemas de ignição, começando pelo tempo de ignição. Em seguida, veremos todos os componentes que fazem a faísca, incluindo velas de ignição, bobinas e distribuidores. E, finalmente, falaremos sobre sistemas que usam componentes de estado sólido em vez do distribuidor.

O sistema de ignição do seu carro deve funcionar em perfeita harmonia com o resto do motor. O objetivo é inflamar o combustível exatamente no momento certo para que os gases em expansão possam realizar a quantidade máxima de trabalho. Se o sistema de ignição disparar na hora errada, a potência cairá e o consumo de gás e as emissões poderão aumentar.

Quando a mistura ar/combustível no cilindro queima, a temperatura sobe e o combustível é convertido em gás de escape. Essa transformação faz com que a pressão no cilindro aumente drasticamente e força o pistão para baixo.

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Para obter o máximo de torque e potência do motor, o objetivo é maximizar a pressão no cilindro durante o curso de potência. Maximizar a pressão também produzirá a melhor eficiência do motor, o que se traduz diretamente em melhor quilometragem. O momento da faísca é crítico para o sucesso.

Há um pequeno atraso desde o momento da faísca até o momento em que a mistura ar/combustível está totalmente queimada e a pressão no cilindro atinge seu máximo. Se a faísca ocorrer logo quando o pistão atingir o topo do curso de compressão, o pistão já terá se movido para baixo em parte do curso de força antes que os gases no cilindro atinjam suas pressões mais altas.

Para fazer o melhor uso do combustível, a faísca deve ocorrer antes que o pistão atinja o topo do curso de compressão;

Em um cilindro:

Então, quando estamos falando de um cilindro, trabalho = pressão×área do pistão×comprimento do curso. E como o comprimento do curso e a área do pistão são fixos, a única maneira de maximizar o trabalho é aumentando a pressão.

O tempo da faísca é importante, e o tempo pode ser adiantado ou retardado dependendo das condições.

O tempo que o combustível leva para queimar é aproximadamente constante. Mas a velocidade dos pistões aumenta à medida que a velocidade do motor aumenta. Isso significa que quanto mais rápido o motor for, mais cedo a faísca deve ocorrer. Isso é chamado de avanço da faísca: quanto mais rápida a velocidade do motor, mais avanço é necessário.

Outros objetivos, como minimizar as emissões, têm prioridade quando a potência máxima não é necessária. Por exemplo, ao retardar o tempo de faísca (aproximando a faísca do topo do curso de compressão), as pressões e temperaturas máximas do cilindro podem ser reduzidas. A redução das temperaturas ajuda a reduzir a formação de óxidos de nitrogênio (NOx), um poluente regulamentado. Retardar o tempo também pode eliminar batidas; alguns carros que possuem sensores de detonação farão isso automaticamente.

Em seguida, veremos os componentes que fazem a faísca.

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A vela de ignição é bastante simples em teoria: ela força a eletricidade a formar um arco através de uma lacuna, como um raio. A eletricidade deve estar em uma tensão muito alta para atravessar a lacuna e criar uma boa faísca. A tensão na vela de ignição pode variar de 40.000 a 100.000 volts.

A vela de ignição deve ter uma passagem isolada para que essa alta tensão desça até o eletrodo, onde pode pular a folga e, a partir daí, ser conduzida para o bloco do motor e aterrada. O bujão também deve suportar o calor e a pressão extremos dentro do cilindro e deve ser projetado de forma que depósitos de aditivos de combustível não se acumulem no bujão.