A faísca inflamada

A faísca inflamada

Villach, na Caríntia, quase marcou o fim da vela de ignição elétrica. No centro de pesquisa não universitário Carinthian Tech Research, ou CTR, foi possível acender a mistura ar-combustível em um motor de teste com precisão e eficiência anteriormente inatingíveis - usando luz laser em vez da faísca de ignição elétrica. “O pulso de laser dura apenas alguns nanossegundos, cria uma nuvem de plasma de várias centenas de milhares de graus, pode ser ajustado com precisão ao ângulo ideal do virabrequim e pode inflamar todos os combustíveis convencionais e alternativos igualmente bem”, explica Gerhard Kroupa, chefe do projeto de ignição a laser no CTR. Mas, apesar destas vantagens convincentes, a vela de ignição a laser desenvolvida em conjunto com a AVL List GmbH, com sede em Graz, foi temporariamente suspensa pelos fabricantes de automóveis. “Aparentemente ainda é demasiado caro neste momento”, Kroupa comenta brevemente a decisão e consola-se com o facto de a vela de ignição de alta tecnologia, que amadureceu ao longo de anos de trabalho de desenvolvimento, ser em breve utilizada numa indústria em que nem cada cêntimo é revertido três vezes: nas viagens espaciais.

Inovações necessárias
Embora a vela de ignição a laser só dispare foguetes por enquanto, o desenvolvimento no campo das velas de ignição elétricas para automóveis não parou de forma alguma. Enquanto nos motores naturalmente aspirados uma tensão de ignição de 20.000 a 30.000 volts é suficiente para uma ignição confiável da mistura ar-combustível, os motores altamente carregados de última geração requerem tensões de ignição de até 40.000 volts. “Quando se trata de velas de ignição, não só a pureza da cerâmica, mas também o design geral tem que ser adequado”, explica Tobias Ruf, vice-presidente de engenharia de velas de ignição da Bosch. Para ele, o grande tema no desenvolvimento de velas de ignição atualmente é a miniaturização. “Hoje estamos testemunhando a transição dos plugues com rosca M14 para M12 e, a partir de 2020, os plugues com rosca M10 desempenharão um papel importante”, diz Ruf. A Bosch começou recentemente a fabricar o eléctrodo central das suas velas de ignição de alto desempenho a partir da liga de níquel Alloy 602, que é significativamente mais resistente à corrosão a alta temperatura do que as ligas utilizadas anteriormente.

Novo design de vela 
O fabricante japonês NGK, também fabricante de equipamento original para grandes fabricantes de automóveis e motocicletas, vê o futuro em diferentes tipos de velas de ignição monomassa de metais preciosos. Em 2011, a NGK introduziu um design inovador de copo para o contacto da vela de ignição, que permite tensões de ignição extremas em motores altamente carregados sem o risco de avaria ou descarga elétrica. A NGK demonstra quanta alta tecnologia pode haver em uma vela de ignição com sua vela de ignição de série para o Mercedes A45 AMG turbo de quatro cilindros e 360 ​​cv. Além do “design de copo” mencionado, ele é equipado com um isolador longo feito de cerâmica nova, particularmente resistente à dielétrica. A base isolante de aquecimento rápido garante boas propriedades de partida a frio, a rosca M12 fina deixa mais espaço para canais de resfriamento. O eletrodo central de irídio fino de dois estágios de 0,8 mm reduz o desgaste, o eletrodo de aterramento SPE chanfrado com blocos de platina na borda melhora a acessibilidade da mistura e a propagação da chama. 
O fornecedor japonês Denso também utiliza o metal precioso prateado, semelhante à platina, em suas velas de ignição “Iridium Power”. A Denso apresenta resultados de medição segundo os quais as velas de irídio aumentam o desempenho do motor em pelo menos meio cavalo-vapor em comparação com as velas convencionais. Quando se trata de design, o Denso segue seu próprio caminho e molda a ponta do eletrodo de aterramento no formato de um cone fino. Isto reduz o calor absorvido pelo eletrodo e melhora o desempenho da ignição porque a área no eletrodo terra que realmente entra em contato com a chama piloto é muito pequena. O cone aerodinâmico permite que a mistura ar-combustível flua com menos atrito, permitindo uma ignição consistente. 
O fornecedor alemão BorgWarner Beru Systems desenvolveu uma solução inteligente para uso nas mais altas tensões de ignição com sua bobina de ignição plugável “Plug Top Coil”. Uma conexão especial de mola de compressão permite o uso de velas de ignição com pescoço isolador estendido e uma nova conexão “tigela” em forma de tigela, que garante ignição confiável da mistura ar-combustível. Outra inovação da Beru é o “Sistema de Ignição de Bobina Dupla” com duas bobinas solenóides em uma caixa. As vantagens sobre as bobinas de ignição convencionais: Intervalos de ignição mais curtos e temporização mais precisa em diferentes velocidades e mudanças rápidas de carga.

O futuro da ignição
O fabricante americano de velas de ignição Federal Mogul Motorparts desenvolveu o inovador sistema de ignição Corona especificamente para motores a gasolina em operação de combustão pobre e comprovou economias de combustível de até dez por cento em testes. A unidade de ignição de uma vela corona consiste em uma bobina de indução e uma unidade de controle que converte a tensão de entrada de doze volts em uma tensão alternada com frequência em torno de um MHz. A partir de quatro eletrodos de ignição, um forte campo elétrico alternado irradia profundamente na câmara de combustão, transformando a mistura ar-combustível na área dos eletrodos de ignição em um plasma que acende a carga em poucos nanossegundos. Klaus Bolay, instrutor de tecnologia da Federal Mogul: “A ignição Corona já está sendo usada com sucesso em motores industriais estacionários e tem boas chances de ser usada em motores de automóveis de passageiros num futuro próximo.”