Avanço da Centelha

Como foi visto na seção explicando o funcionamento de motores 4 tempos, no segundo tempo o motor consome energia para comprimir a mistura. Já no terceiro tempo, a combustão aumenta a pressão da mistura, fazendo com que agora os gases é que transfiram energia para o pistão.

Por essa razão, gostaríamos que a pressão fosse a mais baixa possível na compressão (tempo que consome energia do motor) e a mais alta possível na expansão (tempo que fornece energia para o motor).

Isso aconteceria se a combustão fosse instantânea, ocorrendo exatamente no ponto em que o pistão alcança o ponto morto superior (momento em que o pistão está na parte de cima do cilindro, terminando o tempo de compressão e iniciando o tempo de potência). Só que, infelizmente, isso não é possível. Embora a velocidade da combustão possa ser acelerada dependendo da mistura, do projeto da câmara de combustão e da rotação do motor, por melhor que sejam as condições, sempre demora um pouco para ocorrer a queima completa.

Em condições normais, o início da combustão é provocado pela centelha na vela. Como a combustão demora um tempo para se desenvolver plenamente, sempre é provocada antes do ponto morto superior. Esse “tempo” antes é chamado de avanço da centelha, e é medido em graus do virabrequim em relação ao ponto morto superior. Por exemplo, se o avanço for 0 graus, a centelha é formada exatamente no ponto morto superior. Se o avanço for de 90 graus, a centelha é formada quando o pistão estiver na metade do caminho entre o ponto morto inferior e o superior. 

A figura (a) acima mostra o que acontece com a pressão dentro do cilindro para 3 avanços diferentes. Lembremos que gostaríamos que a pressão fosse bem baixa antes do ponto morto superior (TC, na figura) e bem alta após o ponto morto superior. Para um avanço de 50 graus, a pressão aumenta bastante após TC, mas também aumenta muito na parte da compressão. Para um avanço de 10 graus, a pressão cai muito tanto na parte de compressão (antes do TC) quanto na parte de potência (após TC). O avanço de 30 graus é intermediário.

Como escolher o melhor avanço? A figura (b) mostra o que acontece com o torque do motor em função do avanço. No caso do motor mostrado, o melhor avanço é um pouco acima de 30 graus.

Deve-se tomar um certo cuidado porque o avanço da centelha não deve ser constante, mas sim uma função da mistura, da rotação e da carga no motor. Por isso, deve haver um jeito de variar o avanço dependendo das condições de operação. Em sistemas mais antigos, o avanço era regulado de forma mecânica, com um resultado parecido com a curva superior do gráfico abaixo. Com uso de sistemas de ignição eletrônica, é possível mapear a ignição. Isto é, o sistema mede uma série de condições operacionais do motor e escolhe, para cada conjunto de valores operacionais, o melhor avanço. Isso é mostrado pelo conjunto de pontos da figura a seguir.

Além de maximizar o torque do motor, o avanço da centelha também controla outras variáveis importantes. Por exemplo, o retardo, embora muitas vezes diminua a eficiência do motor, é usado para diminuir a detonação, a formação de NOx e as emissões de HC.

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