Vela de ignição: não apenas uma faísca

A essência da vela de ignição em um motor de ignição por centelha parece óbvia. Este é um dispositivo simples em que a parte mais importante são os dois eletrodos entre os quais a faísca de ignição salta. Poucos de nós sabemos que nos motores modernos, a vela de ignição adquiriu uma nova função.

Os motores modernos são controlados quase exclusivamente eletronicamente. Controlador, popularmente conhecido como "computador" coleta uma série de dados sobre o funcionamento da unidade (citamos aqui, em primeiro lugar, a velocidade do virabrequim, o grau de "pressão" no pedal do acelerador, a pressão do ar atmosférico e no coletor de admissão, a temperatura do líquido de arrefecimento, combustível e ar, e também a composição dos gases de escape no sistema de escape antes e depois de sua limpeza por catalisadores) e, em seguida, comparando essas informações com as armazenadas em sua memória, emite comandos aos sistemas de controle do processo de ignição e injeção de combustível, bem como a posição do amortecedor de ar. O fato é que o ponto de fulgor e a dose de combustível para os ciclos de operação individuais devem ser ótimos em termos de eficiência, economia e respeito ao meio ambiente em cada momento de operação do motor.

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Entre os dados necessários para controlar o correto funcionamento do motor, há também informações sobre a presença (ou ausência) de detonação da combustão. A mistura ar-combustível já na câmara de combustão acima do pistão deve queimar rapidamente, mas gradualmente, desde a vela de ignição até os confins da câmara de combustão. Se a mistura inflamar em sua totalidade, ou seja, "explodir", a eficiência do motor (ou seja, a capacidade de usar a energia contida no combustível) cai drasticamente e, ao mesmo tempo, aumenta a carga em componentes importantes do motor, o que pode levar ao fracasso. Portanto, um fenômeno de detonação constante não deve ser permitido, mas, por outro lado, o ajuste da ignição instantânea e a composição da mistura ar-combustível devem ser tais que o processo de combustão seja relativamente próximo a essas detonações.

Portanto, há vários anos, os motores modernos são equipados com os chamados. sensor de batida. Na versão tradicional, trata-se na verdade de um microfone especializado que, aparafusado no bloco do motor, responde apenas a vibrações com frequência correspondente a uma típica combustão de detonação. O sensor envia informações sobre possíveis detonações para o computador do motor, que reage alterando o ponto de ignição para que não ocorram detonações.

No entanto, a detecção da combustão da detonação pode ser realizada de outra maneira. Já em 1988, a empresa sueca Saab lançou a produção de uma unidade de ignição sem distribuidor chamada Saab Direct Ignition (SDI) no modelo 9000. Nesta solução, cada vela de ignição possui sua própria bobina de ignição embutida no cabeçote, e o “computador ” alimenta apenas sinais de controle. Portanto, neste sistema, o ponto de ignição pode ser diferente (ótimo) para cada cilindro.

No entanto, o mais importante em tal sistema é para que cada vela de ignição é usada quando não está produzindo uma faísca de ignição (a duração da faísca é de apenas dezenas de microssegundos por ciclo de operação e, por exemplo, a 6000 rpm, um motor ciclo de operação é de dois centésimos de segundos). Descobriu-se que os mesmos eletrodos podem ser usados ​​para medir a corrente de íons que flui entre eles. Aqui, foi usado o fenômeno de auto-ionização de moléculas de combustível e ar durante a combustão de uma carga acima do pistão. Íons separados (elétrons livres com carga negativa) e partículas com carga positiva permitem que a corrente flua entre os eletrodos colocados na câmara de combustão, e essa corrente pode ser medida.

É importante notar que o grau de ionização do gás indicado na câmara combustão depende dos parâmetros de combustão, ou seja, principalmente na pressão e temperatura atuais. Assim, o valor da corrente iônica contém informações importantes sobre o processo de combustão.

Os dados básicos obtidos pelo sistema Saab SDI forneceram informações sobre detonação e possíveis falhas de ignição, e também permitiram determinar o tempo de ignição necessário. Na prática, o sistema forneceu dados mais confiáveis ​​do que um sistema de ignição convencional com sensor de detonação tradicional, além de ser mais barato.

Atualmente, o chamado sistema Distributionless com bobinas individuais para cada cilindro é amplamente utilizado, e muitas empresas já utilizam a medição de corrente iônica para coletar informações sobre o processo de combustão no motor. Sistemas de ignição adaptados a isso são oferecidos pelos mais importantes fornecedores de motores. Acontece também que avaliar o processo de combustão em um motor medindo a corrente de íons pode ser uma forma importante de estudar o desempenho do motor em tempo real. Ele permite detectar diretamente não apenas a combustão inadequada, mas também determinar o tamanho e a posição (calculada em graus de rotação do virabrequim) da pressão máxima real acima do pistão. Até agora, tal medição não era possível em motores seriais. Usando o software apropriado, graças a esses dados, é possível controlar com precisão a ignição e injeção em uma faixa muito maior de cargas e temperaturas do motor, bem como ajustar os parâmetros de operação da unidade às propriedades específicas do combustível.