Adaptação de bobina de ignição: mito x realidade

É imenso o número de consultas que recebo a respeito de bobinas de ignição e módulos, certamente devido aos transtornos que causam no dia a dia de uma oficina ou mesmo para o proprietário do veículo.

Popularizada como sendo a melhor para queimar a mistura ar/combustível e gerar mais de 45.000 Volts a adaptação da bobina do gol e outras similares são comumente usada por adeptos que desejam melhorar o desempenho do sistema de ignição de motores preparados, antigos e jipes. Mito ou realidade?

Relatando as medições feitas com o módulo de ignição Bosch final 7 003 com a bobina 1 067, recomendada pela Bosch, e com a bobina do gol 1 504 usualmente empregada nas adaptações, além de embasamentos teóricos, espero esclarecer alguns questionamentos que aflige o técnico.

 

Em que diferencia a bobina de ignição?

O que tornam as bobinas de ignição distintas em relação à capacidade de armazenar energia são: indutância e a resistência do enrolamento primário.

Esta propriedade também é importante para o funcionamento de relês, eletroválvulas, injetores de combustível ou outro componente bobinado.

Como age a indutância?

Ao ligar um elemento cuja resistência é pura, a corrente vai ao limite máximo instantaneamente.

O mesmo não ocorre em uma bobina, a indutância tem a propriedade de distorcer a forma de onda da corrente. Assim que começa a circular corrente no enrolamento se forma um campo magnético crescente em torno do fio, que por sua vez gera corrente contrária a aquela imposta pela fonte alimentadora (força contra eletromotriz). Ao desligar a bobina a corrente tende a continuar circulando.

A corrente final da bobina é determinada por sua resistência Ôhmica, porém a intensidade que atinge ao receber pulsos de curta duração depende da relação entre indutância e resistência do circuito.

Curva padrão de constante de tempo para bobinas submetidas a pulsos

 Constante de tempo = L/R 

Constante de tempo em segundos, L(indutância em henry), R (resistência em Ohms)

O númeral no eixo x indica o multiplicador de tempo dado pela relação L/R

 A uma vez a relação L/R temos 63% da corrente máxima, com duas vezes a relação L/R temos 87% da corrente máxima, e assim por diante. 

Aumentar a corrente primária com certeza aumenta a energia armazenada na bobina que por sua vez repercute na potência da faísca segundo a fórmula:

w = L.I²/2

w (energia armazenada na bobina), L (indutância), I (corrente).

Entretanto, a partir de certo tempo, a potência absorvida que resulta em aquecimento para a bobina (P = R . I²) é muito mais expressiva do que energia armazenada no campo magnético.

P (potencia absorvida), R (resistência), I (corrente).

Desta maneira, é conveniente manter o duração do pulso de carga da bobina de ignição no trecho mais linear da curva, onde é possível conciliar alta energia armazenada com baixa geração de calor.

Outro fator contraditório é que a capacidade de isolação da bobina e componentes do secundário está prevista para algo em torno de 30.000 Volts, e exceder a corrente do enrolamento primário resulta em danos decorrentes por possível aumento da tensão secundária.

Basta de teoria, vamos à prática. A seguir temos o circuito com a bobina original.

O circuito:

Diagrama básico do sistema de ignição TSZi de 6 pinos 

Valor de corrente a 1800 rpm com tensão de alimentação de 14 V.

Evolução da corrente no primário da bobina de ignição 067 conforme circuito original 

Ao substituir a bobina 1 067 pela 1 504 do Gol no sistema em questão, temos um aumento significativo de corrente como mostra o gráfico abaixo:

Evolução da corrente no primário da bobina de ignição 1 504 montada com o módulo 003

A duração do pulso recomendado para esta bobina, em destaque no primeiro ponto ascendente da curva, é de 3 a 4 ms, o que coloca a bobina numa faixa de operação em torno de 6 Amperes.

Porém este módulo de ignição mantém a bobina ligada por cerca de 9 ms nesta rotação (1800 rpm), tempo mais de duas vezes superior ao valor ideal, elevando a corrente de desligamento a 7,7 Amperes. Juntos estes fatores elevam a energia transformada em calor a níveis altamente danosos para a bobina de ignição. 

Na figura seguinte temos um resumo da queda de tensão nos componentes, o que permite observar outros detalhes. Valores medidos sob uma alimentação em torno de 14 Volts, inclui a queda nos cabos de ligação.

A sobrecarga no transistor do módulo, bobina de ignição e pré-resistor é notória, mais que o dobro em relação à condição normal na rotação testada (1800 rpm). Em rotações mais baixas onde a duração do pulso é maior, a sobrecarga térmica é desastrosa.

Possíveis conseqüências:

Bobina retirada de um jipe em aplicação similar,  isolação derrretida pelo exesso de temperatura.

 Na bobina teremos: enrolamento queimado, isolação derretida, conectores de ligação destruídos, isolação danificada pela fuga de corrente.

Rotor e tampa do distribuidor: queimado, isolação destruída pela fuga de corrente.

Cabos de ignição: Interrupção de cabos resistivos, fuga de corrente.

Chicote: Risco de curto circuito e incêndio devido a alta temperatura que se concentra no pré-resistor de fio.

Módulo de ignição: risco de queima do transistor do módulo pela alta potência absorvida.

Com o motor parado e chave de ignição ligada este módulo mantém a bobina ligada causando a sua queima em curto espaço de tempo.

Conclusão

A adaptação é benéfica para atender alguns aspectos, como: disponibilidade de alta tensão na partida, aumentar o intervalo de manutenção, maior demanda de alta tensão em acelerações bruscas, porém só deve ser usado quando é possível manter as condições ideais de funcionamento da bobina de ignição.

Nesta situação, mesmo com o uso do pré-resitor para limitar a corrente, é inevitável o superaquecimento da bobina, pois a duração do pulso que a mantém ligada é muito mais longo: mais tempo ligada mais calor gerado.    

Ainda que possível, aumentar o nível de alta tensão não traz vantagens se os componentes do secundário não tiverem isolação e resistência suficientes.

Vale ainda observar que a alta tensão necessária para a ignição está muito abaixo de 30.000 V e a energia disponível para a faísca é mais do que suficiente na maioria dos casos.

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