Em um motor de combustão interna com ignição por centelha, o objetivo de avançar o tempo de ignição do motor é superar o atraso de ignição. O atraso de ignição ocorre durante o tempo necessário para inflamar completamente a mistura com uma vela de ignição. Isso geralmente ocorre entre 15 e 35 graus antes do ponto morto superior (PMS) do tempo de compressão, dependendo da velocidade do motor.
A melhor potência é alcançada quando o tempo de ignição é ajustado para disparar a centelha antecipadamente, alcançando a pressão máxima aproximadamente 2 graus após o PMS. Isso é feito por meio de uma combinação de avanço inicial, mais avanço centrífugo ou eletronicamente controlado para a velocidade do motor, além de avanço a vácuo ou eletrônico para a carga do motor e efeito do acelerador.
Tendências nos tempos de ignição
- À medida que as RPM aumentam, é necessário mais tempo de ignição.
- Para combustíveis de maior octanagem, é necessário mais tempo de ignição devido à velocidade de chama mais lenta.
- Para câmaras de combustão grandes, é necessário mais tempo de ignição.
- Para indução forçada, é necessário menos tempo de ignição devido à velocidade de chama mais rápida.
- Para controle de emissões, é utilizado menos tempo de ignição para reduzir compostos de smog.
- Para misturas de combustível mais ricas, é necessário mais tempo de ignição devido à velocidade de chama mais lenta.
- Para combustíveis à base de álcool que são mais ricos que os combustíveis à base de gasolina, é típico usar mais tempo de ignição.
- Para combustíveis nitrosos que são mais ricos que os combustíveis de metanol, é ainda mais típico usar mais tempo de ignição.
Controle do Tempo de ignição – Laço Aberto
Para sistemas de laço aberto comumente usados em carburadores ou injeção de combustível mecânica:
- Avanço inicial – geralmente 10 a 15 graus antes do PMS (ponto morto superior).
- Avanço centrífugo, se equipado – geralmente até 20 graus antes do PMS, adicionado com a velocidade do motor; maior avanço com alta velocidade do motor.
- Avanço a vácuo pode alterar o avanço em até 10 graus. Geralmente, o avanço é adicionado com o vácuo do motor; mais avanço geralmente em baixa velocidade do motor.
O limite eletrônico do tempo de ignição também é adicionado para atender aos requisitos de controle de emissões. Ignições eletrônicas mais recentes modulam o avanço da centelha para diferentes condições de direção. Isso é típico em motores mais antigos com injeção de combustível mecânica e carburadores de combustão desde o final dos anos 60.
Em motores mais antigos, como nos anos 40 e 50, o sinal de avanço a vácuo vinha do coletor de admissão. Em marcha lenta e posições de aceleração baixa, ocorria vácuo alto no coletor de admissão devido ao acelerador fechado. Em níveis de potência baixos com o acelerador fechado, a quantidade de combustível e ar é reduzida. A velocidade da chama diminui, então o avanço da centelha era aumentado com um diafragma a vácuo para iniciar a ignição mais cedo.
Em motores mais recentes, um sinal de vácuo era retirado do carburador, que tinha uma característica de vácuo diferente, mais adequada para emissões. Remover ou alterar o sinal de vácuo para uma localização diferente no coletor de admissão afeta a dirigibilidade.
Em sistemas de ignição mais recentes, o tempo de ignição é controlado por computador, de acordo com uma função de controle de tempo de ignição em laço fechado. Ele pode ser variado para diferentes temperaturas do motor, posições do acelerador e cargas do motor. Um sensor de detecção de detonação pode ser usado para reduzir o tempo de ignição quando ocorre a detonação do motor.
Velocidades de Chama em Diferentes Combustíveis
As velocidades de chama são maiores em combustíveis à base de álcool do que em combustíveis à base de gasolina em misturas de combustível magras para estrada. Em um teste de engenharia de combustão, a velocidade de chama do metanol foi comparada com a velocidade de chama da gasolina em misturas magras para cada combustível respectivo. A velocidade de chama da combustão do metanol foi 42% mais rápida do que a velocidade de chama da gasolina. Menos tempo de ignição foi necessário para o metanol; no entanto, em corridas, o avanço da centelha geralmente é maior para o metanol do que para a gasolina.
A mistura enriquecida é comum em combustíveis de corrida à base de álcool. Para misturas ricas de álcool, o atraso de ignição é aumentado. Como resultado, geralmente é necessário mais tempo de ignição. A quantidade de aumento de tempo de ignição para combustíveis à base de álcool depende muito do grau de enriquecimento.
Geralmente, quanto maior o enriquecimento dos combustíveis à base de álcool, mais tempo de ignição é necessário.
Exemplo: Para gasolina sobrealimentada com cerca de duas atmosferas, é comum um tempo de ignição de 28 graus para obter a melhor potência. Para o mesmo motor sobrealimentado com álcool em uma mistura mais rica, 32 graus de tempo de ignição são comuns.
Exemplo: Em um teste de engenharia de combustão com metanol, foi medida uma redução de 22% na velocidade de chama do metanol para um aumento de 19% no enriquecimento do combustível. Foi necessário aumentar o tempo de ignição para obter a melhor potência.
Sistemas de ignição de maior potência necessitam de menos tempo de ignição. Para um motor sobrealimentado com álcool usando um magneto de 2 amperes de núcleo duplo, é comum um tempo de ignição de 38 graus. Com um magneto de maior potência perto de 4 amperes de núcleo duplo, 36 graus de tempo de ignição são comuns. Com um magneto muito poderoso de 44 amperes de núcleo duplo, é comum ter apenas 22 graus de tempo de ignição.
Combustíveis à base de nitro consomem muito mais volume de combustível e, como resultado, precisam de mais tempo de ignição. Para um motor sobrealimentado com álcool em baixas porcentagens de nitro e em um nível baixo de enriquecimento, 40 graus de tempo de ignição eram típicos. Em altas porcentagens de nitro e em um alto nível de enriquecimento, 55 graus de tempo de ignição eram típicos.