Bobina de ignição
BOBINA DE IGNIÇÃO
Aqui, você contra informações básicas úteis e dicas importantes relacionadas com o tema das bobinas de ignição em veículos.
A bobina de ignição gera a alta tensão necessária para a ignição da mistura combustível e ar em motores Otto. Descubra nessa página como funcionam as bobinas de ignição e quais os modelos usados nos modelos de veículos atuais. Além disso, você encontra aqui muitas dicas práticas para o diagnóstico e o controle de bobinas de ignição.
Aviso de segurança importante
As seguintes informações técnicas e dicas práticas foram elaboradas pela HELLA, com o intuito de apoiar as oficinas profissionalmente nos trabalhos do dia a dia. As informações disponibilizadas nesse site somente devem ser usadas por pessoal especializado e devidamente qualificado.
ÍNDICE
BOBINA DE IGNIÇÃO: PRINCÍPIOS BÁSICOS
A estrutura de uma bobina de ignição convencional se assemelha, em termos gerais, à de um transformador. A função da bobina de ignição consiste em transformar, por indução, uma tensão baixa em uma tensão alta. Para além de um núcleo de ferro, os componentes principais são o enrolamento principal, o enrolamento secundário e as conexões elétricas.
O núcleo de ferro laminado se destina a aumentar o campo magnético. Esse núcleo de ferro está envolvido por um enrolamento secundário de fio fino. Ele é composto por um fio de cobre isolado com aprox. 0,05–0,1 mm de espessura, com até 50.000 enrolamentos. O enrolamento principal é composto por um fio de cobre esmaltado de aprox. 0,6– 0,9 mm de espessura e está enrolado por cima do enrolamento secundário. A resistência ôhmica do lado primário da bobina é de aprox. 0,2–3,0 Ω e a do secundário é de aprox. 5–20 kΩ. A relação de espiras entre os enrolamentos primário e secundário é de 1:100. A estrutura técnica pode variar de acordo com a área de aplicação da bobina de ignição. No caso de uma bobina de ignição de cilindro convencional, as conexões elétricas são identificadas pelo terminal 15 (alimentação de tensão), terminal 1 (interruptor de ignição) e terminal 4 (conexão de alta tensão).
O enrolamento principal e o enrolamento secundário estão conectados ao terminal 1 através de uma conexão de enrolamento comum. Essa conexão comum é designada por "circuito economizador" e se destina a facilitar o fabrico da bobina. A corrente primária que flui pelo enrolamento primário é ligada ou desligada através do interruptor da ignição. A intensidade da corrente é determinada pela resistência da bobina e pela tensão aplicada no terminal 15. O sentido de corrente muito rápido, causado pelo interruptor, altera o campo magnético na bobina e induz um impulso de tensão que é transformado, através do enrolamento secundário, em um impulso de alta tensão. Esse impulso passa pelo cabo de ignição para o trajeto de centelha de uma vela de ignição, para acender a mistura de combustível e ar em um motor Otto.
A intensidade da alta tensão induzida depende da velocidade da alteração do campo magnético, do número de espiras da bobina secundária e da intensidade do campo magnético. A tensão induzida de abertura do enrolamento primário é de 300 a 400 Volts. Dependendo da bobina de ignição, a alta tensão da bobina secundária pode ser de até 40 kV.
1 Núcleo de ferro 2 Massa isolante, 3 Massa de enchimento, 4 Enrolamento secundário 5 Enrolamento primário 6 Chapa de revestimento 7 Abraçadeira de fixação 8 Carcaça 9 Contato de mola de alta tensão, 10 Tampa isolante 11 Material isolante, 12 Saída de alta tensão, A Terminal 15, B Terminal 4, C Terminal 1
1 Núcleo de ferro 2 Massa isolante, 3 Massa de enchimento, 4 Enrolamento secundário 5 Enrolamento primário 6 Chapa de revestimento 7 Abraçadeira de fixação 8 Carcaça 9 Contato de mola de alta tensão, 10 Tampa isolante 11 Material isolante, 12 Saída de alta tensão, A Terminal 15, B Terminal 4, C Terminal 1
Bobinas de ignição para sistemas de ignição com distribuição giratória de alta tensão
Essas bobinas de ignição de cilindro são usadas em veículos com distribuidor em sistemas de ignição comandados por contatos ou transistores. A conexão elétrica tripolar corresponde à de uma bobina de ignição convencional.
O circuito de corrente primário recebe a alimentação de tensão através do terminal 15. O interruptor de ignição é conectado ao terminal 1 da bobina de ignição e alimenta o enrolamento primário com massa. O cabo de alta tensão do distribuidor de ignição é conectado ao terminal 4. Enquanto nos veículos mais antigos ainda se usam bobinas de ignição convencionais, atualmente, nos veículos com ignição comandada por transistor, usam-se bobinas de ignição com aparelhos de comutação integrados.
Bobinas de ignição de duas saídas
As bobinas de ignição de duas saídas são usadas em sistemas de ignição com distribuição de alta tensão estática. Essas bobinas de ignição são usadas em motores com um número de cilindros par.
O enrolamento primário e o enrolamento secundário da bobina de ignição de duas saídas têm duas conexões cada.
O terminal 15 do enrolamento primário está conectado à alimentação de tensão (polo positivo) e o terminal 1 (massa) está conectado ao estágio final do distribuidor de ignição ou do módulo de comando. O enrolamento secundário está conectado às saídas (4 e 4a) nas velas de ignição.
Nesses sistemas, duas velas de ignição são alimentadas, respectivamente, com alta tensão por uma bobina de ignição. Visto que a bobina de ignição produz duas centelhas ao mesmo tempo, uma vela de ignição tem que estar no ciclo de trabalho do cilindro e a outra, desfasada 360º, no ciclo de escape.
No caso de um motor de quatro cilindros, por exemplo, os cilindros 1 e 4, bem como os cilindros 2 e 3, estão conectados, respectivamente, a uma bobina de ignição. As bobinas de ignição são comandadas pelos estágios finais de ignição no módulo de comando. Ele recebe, do sensor da árvore de manivelas, o sinal PMS para iniciar a excitação da bobina de ignição certa.
1 Conexão de alta tensão 2 Conexão de baixa tensão 3 Enrolamento secundário 4 Enrolamento primário 5 Núcleo de ferro
1 Conexão de alta tensão 2 Conexão de baixa tensão 3 Enrolamento secundário 4 Enrolamento primário 5 Núcleo de ferro
1 Módulo de comando da ignição 2 Bobina de ignição 3 Velas de ignição
Bobinas de ignição de quatro saídas
As bobinas de ignição de quatro saídas substituem as bobinas de ignição de duas saídas nos motores de quatro cilindros. Essas bobinas dispõem de dois enrolamentos primários, sendo cada um deles controlado por um estágio final do módulo de comando. O enrolamento secundário somente está disponível uma vez. Em cada uma de suas saídas, encontram-se duas conexões para as velas de ignição ligadas no sentido oposto através de díodos em cascata.
1 Módulo de comando da ignição
2 Bobina de ignição
Bobinas de ignição de uma saída
Nos sistemas com bobinas de ignição de uma saída, é atribuída, a cada cilindro, uma bobina de ignição com enrolamento primário e enrolamento secundário. De um modo geral, essas bobinas de ignição estão montadas diretamente no cabeçote do cilindro, por cima da vela de ignição.
Essas bobinas também estão conectadas ao módulo de comando pelo enrolamento primário, no terminal 15 (alimentação de tensão, polo positivo) e no terminal 1 (massa). O enrolamento secundário está conectado à vela de ignição com a saída do terminal 4. Se existir, adicionalmente, um terminal 4b, ele será usado para monitorar falhas de ignição. O comando é realizado em uma sequência definida pelo módulo de comando.
A comutação de uma bobina de ignição de uma saída corresponde à de uma bobina de ignição convencional. Adicionalmente, é usado um díodo de alta tensão no circuito de corrente secundário para suprimir a geração de uma centelha de ignição indesejada. Essa centelha gerada no enrolamento secundário pela autoindução provocada pela ligação do enrolamento primário é suprimida por esse díodo. Isso é possível porque a tensão secundária da centelha de fecho tem uma polaridade contrária à da centelha de ignição. Nesse sentido, o díodo bloqueia.
No caso das bobinas de ignição de uma saída, a segunda saída do enrolamento secundário é ligado à massa através do terminal 4b. Para o monitoramento da ignição, no cabo de massa é integrada uma resistência de medição que representa a queda de tensão, criada pela corrente de ignição durante a descarga disruptiva ("flash-over"), como grandeza de medição para o módulo de comando.
1 Conexão de baixa tensão 2 Enrolamento secundário 3 Conexão de alta tensão 4 Vela de ignição 5 Enrolamento primário 6 Núcleo de ferro
1 Conexão de baixa tensão 2 Enrolamento secundário 3 Conexão de alta tensão 4 Vela de ignição 5 Enrolamento primário 6 Núcleo de ferro
1 Módulo de comando da ignição
2 Vela de ignição
BOBINA DE IGNIÇÃO COM DEFEITO: CAUSA DA FALHA
SINTOMAS DA BOBINA COM DEFEITO: SINTOMAS
Um erro pode se fazer notar da seguinte forma:
- Não existe partida do motor
- O veículo apresenta falhas de ignição
- Pouco poder de aceleração ou perda de potência
- Módulo de comando do motor comuta para o modo de emergência
- Luz de controle do motor brilha
- Armazenamento de um código de erro
MEDIR BOBINA DE IGNIÇÃO: PRINCÍPIOS BÁSICOS
Estado desmontado
Existem diversas possibilidades para controlar a bobina de ignição:
Controlar os valores de resistência das bobinas com o ohmímetro.
Dependendo do sistema de ignição e do modelo da bobina de ignição, aplicam-se os seguintes valores de referência: (observar as indicações do fabricante)
Bobina de ignição de cilindro (sistema de ignição transistores)
Primário: 0,5 Ω–2,0 Ω / secundário: 8,0 kΩ–19,0 kΩ
Bobina de ignição de cilindro (sistema de ignição eletrônica mapeada)
Primário: 0,5 Ω–2,0 Ω / secundário: 8,0 kΩ–19,0 kΩ
Bobina de ignição de uma ou duas saídas (sistema de ignição eletrônica integral)
Primário: 0,3 Ω–1,0 Ω / secundário: 8,0 kΩ–15,0 kΩ
Estado montado
Podem ser realizados os seguintes controles:
Controle visual
- Controlar a bobina de ignição quanto a danos mecânicos
- Controlar a carcaça quanto a fissuras ou saída de massa de enchimento.
- Controlar o cabeamento elétrico e os conectores quanto a danos ou oxidação.
Controle elétrico com o multímetro ou osciloscópio
- Controlar a alimentação de tensão da bobina de ignição
- Controlar o sinal de comando do distribuidor, do módulo de comando da ignição ou do módulo de comando do motor
- Representação da curva de alta tensão com osciloscópio ou osciloscópio de ignição
Controle com o equipamento de diagnóstico
- Ler a memória de erros do sistema de ignição ou do comando do motor
- Ler parâmetros
Ao realizar qualquer tipo de trabalho de controle no sistema de ignição, é preciso não esquecer que os erros detectados durante um controle com um osciloscópio remetem não somente para problemas com o sistema eletrônico, mas também para outros cuja origem pode estar na parte mecânica do motor. É esse o caso, por exemplo, quando a compressão em um dos cilindros é demasiado baixa e, por isso, a tensão de ignição medida no osciloscópio não é tão elevada como a dos outros cilindros.
AVISO
Embora os veículos modernos já disponham de "sistemas de gestão de motor diagnosticáveis", continua sendo necessário usar multímetros ou osciloscópios para o controle de sistemas de ignição. Para interpretar os resultados de medição ou as imagens visualizadas de forma correta, geralmente é necessário um treinamento adicional dos colaboradores. Um requisito importante para um diagnóstico bem-sucedido é um controle visual minucioso antes de iniciar a detecção de erros.
CONTROLAR A BOBINA DE IGNIÇÃO: DETECÇÃO DE ERROS
No exemplo seguinte de "falhas de combustão", gostaríamos de mostrar a você o diagnóstico de uma bobina de ignição de duas saídas.
Veículo: Alfa Romeo 147 1.6 TS com ignição dupla
Cada cilindro dispõe de uma vela de ignição principal e uma secundária. As bobinas de ignição são excitadas pelos estágios finais no módulo de comando do motor. O processo de reparo é apresentado como exemplo com um equipamento de diagnóstico Mega Macs. As representações esquemáticas, imagens e descrições servem somente para explicar o conteúdo do documento e não podem ser usadas como base para realizar uma instalação ou um reparo.
Condições de diagnóstico: mecânica do motor, bateria, sistema de partida e sistema de combustível em ordem.
Reclamação do cliente
- O cliente reclama uma falha de funcionamento no sistema de gestão do motor
- Informação de aviso no painel de instrumentos:
Erro: sistema de monitoramento do motor.
Detecção de erros
1
Uso do aparelho de diagnóstico
Conectar o equipamento de diagnóstico no conector OBD de 16 polos. Dependendo do fabricante do veículo e de sua data de primeiro registro, é possível que seja necessário usar outra tomada de diagnóstico e um adaptador adicional.
Executar os seguintes passos no equipamento de diagnóstico:
- Selecionar o programa
- Selecionar o veículo
- Selecionar o tipo de combustível
- Selecionar o modelo
- Selecionar o tipo de veículo
- Selecionar a função pretendida
- Selecionar o sistema: dependendo do equipamento de diagnóstico usado, é possível que sejam visualizadas avisos de segurança adicionais diferentes daqueles que são apresentados aqui.
- Iniciar o diagnóstico de erros
Para estabelecer a comunicação com o módulo de comando, é necessário usar o conector de ligação certo e é preciso que a bateria tenha tensão suficiente. Uma tensão de alimentação insuficiente poderá ser um indicador de uma falha no cabeamento ou de um defeito na bateria dado veículo.
2
Ler a memória de erros
Aqui, foi salvo o erro PO303.
- Combustão cilindro 3
- Foi detectada uma falha de combustão no cilindro 3
3
Avaliar os detalhes
Aqui, são salvos avisos adicionais relativos a uma potencial
causa do erro
- Ignição com erros
- Válvula de injeção com erros
- Módulo de comando com defeito
Aviso:
Se forem exibidos vários códigos de erro, excluir primeiro o erro. Em seguida, realizar um teste de rodagem com o equipamento de diagnóstico conectado. Observar os parâmetros e realizar a leitura da memória de erros.
4
Determinar a causa do erro
Preparativos para o diagnóstico no motor
- Preparar equipamentos de diagnóstico adicionais necessários, como o multímetro ou o osciloscópio
- Selecionar a respectiva documentação técnica
- Remover a cobertura do motor (caso exista)
5
Realizar um controle visual
Antes de iniciar os trabalhos de diagnóstico, deve-se controlar o cabeamento do motor e os conectores relativamente a possíveis danos (se possível). A falta de sistemas de relaxação de esforços mecânicos ou danos nos cabos causados pelos designados "roedores" podem ser a possível causa.
6
Controlar a alimentação de tensão da bobina de ignição do cilindro 3
- Remover o conector de ligação na bobina de ignição.
- Realizar a medição da tensão no conector bipolar do lado do cabeamento
- Conectar o cabo vermelho do multímetro ao PIN 2 (+) e o cabo preto ao terminal de ligação à massa do motor (-).
Ligar a ignição. Aqui, deve ser medida uma tensão superior a 10,5 Volts. Valor medido: 11,93 Volts. Medição em ordem.
7
Controlar a excitação do primário da bobina de ignição do cilindro 3
- Remover o conector na bobina de ignição
- Conectar o osciloscópio ou equipamento de diagnóstico ao módulo da tecnologia de medição
- Conectar as pontas de medição no PIN 1 e no PIN 2 com o conector de ligação bipolar.
- Remover os conectores nas válvulas de injeção.
- Ligar o motor
Aqui, deve ser detectado um sinal nítido
no osciloscópio. Nesse exemplo, a medição foi bem-sucedida.
8
Desmontar a bobina de ignição para continuar o controle
- Remover o conector da bobina de ignição
- Remover o cabo de alta tensão para a segunda vela de ignição
- Remover os parafusos de fixação
- Remover a vela de ignição na vertical e paralela à cavidade da vela
Para evitar danos no cachimbo da vela, é indispensável evitar
movimentos giratórios da bobina de ignição.
9
Realizar a medição da resistência
Controlar a bobina de ignição desmontada com um multímetro. Para medir o enrolamento primário, conectar diretamente um ohmímetro à ficha de componentes PIN 1 e PIN 2.
- Valor nominal: 0,3 Ω–1,0 Ω
- Valor real: 0,5 Ω (em ordem)
Para medir o enrolamento secundário, aplicar as pontas de controle diretamente nas
saídas de alta tensão da bobina de ignição.
- Valor nominal: 8,0 kΩ–15,0 kΩ
- Valor real: ∞ (interrupção bobina secundária)
Nesse contexto, observe sempre as
indicações do fabricante do veículo.
10
Substituir a bobina de ignição
Aqui, é necessário assegurar que o cachimbo da vela e o cabo de alta tensão para a segunda vela de ignição estão bem assentes. Fixar a bobina de ignição com os parafusos de fixação. Em seguida, colocar todos os conectores da bobina de ignição e os conectores das válvulas de injeção.
11
Limpar a memória de erros
Durante os trabalhos de diagnóstico, o módulo de comando detectou erros adicionais que têm que ser excluídos antes de o teste de rodagem ser realizado.
12
Executar controle de funcionamento
Realizar um teste de rodagem com o equipamento de diagnóstico conectado. Em seguida, repetir a leitura da memória de erros.
Aviso
Na medida do possível, observe as indicações do fabricante do veículo sempre que realizar trabalhos de controle e de diagnóstico. Dependendo do fabricante do veículo podem existir métodos de controle adicionais específicos do veículo que também devem ser considerados.
Avisos de segurança
O contato acidental com componentes condutores de tensão durante a realização de trabalhos em sistemas de ignição eletrônicos pode causar lesões fatais em pessoas. Isso se aplica não somente à área do secundário condutora de alta tensão, mas também ao circuito de corrente primário. Por isso, os trabalhos de controle e de reparo somente devem ser realizados por pessoal técnico devidamente treinado.
Observe as seguintes medidas de segurança:
- Com o motor em funcionamento, não tocar no cabo de ignição, na tampa distribuidora ou nos cachimbos das velas de ignição, nem remover qualquer um deles
- Os módulos de comando, conectores e cabos de conexão somente devem ser montados ou desmontados com a ignição desligada.
- Uma lavagem do motor somente deve ser realizada com o motor imobilizado e a ignição desligada.
- Durante qualquer controle do sistema de ignição que exija a rotação do motor à velocidade do motor de partida, a alimentação de tensão às válvulas de injeção deverá ser interrompida para proteger o catalisador.
ÁRVORE DE DETECÇÃO DE ERROS DA BOBINA DE IGNIÇÃO: INSTRUÇÕES
Árvore de detecção de erros da bobina de ignição com aparelho de comutação da ignição (módulo de ignição) integrado
Exemplo: VW/código motor APQ, Motronic MP 9.0. Requisito para o diagnóstico: mecânica do motor, bateria, sistema de partida e sistema de combustível em ordem.
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