Análise de circuito de ignição

[mlegnari]

Pessoal bom dia! Recentemente peguei uma caixa com vários cdis de motonetas queimados, não sei dizer a procedência talvez chinês, efetuei o reparo e logo após um tempo veio os primeiros retornos... 

 

O circuito funciona assim: no ponto verde o estator da moto manda +-300v AC(+-1Ampere) , o diodo D2 retifica e C1 armazena. No momento ideal um sensor de posição do motor manda um sinal para disparar o Scr ou Thyristor e esse descarrega o capacitor em cima do primário (correntes de surto de até 30A por algumas dezenas de micro segundos) e gera a faísca no secundário para a queima do combustível. 

 

Até aí tudo ótimo! A questão é que os cdis que abri não havia o diodo D1, que tem a função de descarregar o primário e absorver as oscilações que "batem" em D2 e no SCR. Eu já vi vários sem esse diodo e logo pensei: vou por um diodo robusto por fora! Original 1n4004 e eu coloquei 2x 1n4007 em serie pois pensei que poderia ser algum pico indutivo (nada além de 400v dc capturado no osciloscópio ) 

 

Mas ainda assim deu problemas! Em motos diferentes, mas dessa vez demorou meses. 

 

Então eu resolvi apelar!! Liguei no meu gerador de pulsos 600v para testar, aumentei o capacitor 600v 2uf e variava a rotação de 1000/15000 disparos por minuto, até que mesmo com risco de explodir tudo descobri que o capacitor chegava até 1200v sem explodir!! Rodou dias e dias sem parar quase 40 dias no "talo".  Porém a diferença principal é : o gerador corta a alimentação até que ocorra o disparo, e no motor real a alimentação nunca cessa! 

 

Veja o efeito daquele diodo faltando :

 

O Thyristor dispara, a corrente percorre ele e o diodo faltando circula a energia até descarregar o primario. Sem esse diodo como está agora veja o q acontece com o diodo que está queimando :

 

Ele Recebe as oscilações do primário, 30A  por alguns milissegundos o 1n4007 tira de letra  pois ele aguenta isso por apenas alguns micros segundos! 

 

A dúvida final é : a falta do diodo em paralelo na bobina está afetando o circuito apenas quando a alimentação não é interrompida? O que leva esse diodo a queimar? Já tentei a linha 1n58xx mais robustos, 6A10  monstruosos e mesmo assim persiste.. 

[Visitante]

Dando uma de doido aqui... mas se é o pico... a corrente de pico é uma corrente de "exceção" que deve ser atingida poucas vezes pelo componente...dizem até 5% do ciclo para ter uma tempo de negócio reduzir temperatura e não danificar. A corrente normal dele é muito menor de ambos que você mostrou de exemplos de diodo... mesmo que não queime você está destruindo o componente vagarosamente mais rápido do que um que trabalhe em condições de corrente normal duraria. Se você fala que isso correr várias vezes em um curto período piora a coisa... o produto está até durando... mas alguém pode mais experiente que eu pode lhe ajudar ai em baixo fuizzzz 

 

 

[mlegnari]

@Bommu Perneta  já cheguei a usar diodos com o triplo de capacidade de corrente de surto e nada... durou mais, mas enxergo que sem a proteção devida não está certo! Os ciclos de corrente para carregar o capacitor variam de 180/600hz semiciclo, já os surtos ficam na casa disso também, o que eu ainda não tentei é dois diodos em paralelo para distribuir um pouco a corrente de surto. 

 

Irei voltar para um diodo apenas na entrada de 300AC e usar esse diodo paralelo para descarregar o primário da bobina em loop, se melhorar  o funcionamento e durabilidade eu vou entender que a utilização dele é para aliviar o diodo de entrada 

[Renato.88]

2 horas atrás, mlegnari disse:

A dúvida final é : a falta do diodo em paralelo na bobina está afetando o circuito apenas quando a alimentação não é interrompida? O que leva esse diodo a queimar? Já tentei a linha 1n58xx mais robustos, 6A10  monstruosos e mesmo assim persiste..

Penso que é o tempo do circuito, é muito rápido. 

Já tentou colocar um diodo schottky? 

São fáceis de encontrar no secundário de fontes de PC ou televisores de tubo. 

[.if]

4 horas atrás, mlegnari disse:

chegava até 1200v

talvez queime por sobretensão. Qual diodo é usado no circuito original? Experimentou colocar 2 diodos em série,, já vi. Um R xute 1M 2W em paralelo com cada pra dar uma equilibrada cai bem...

 

4 horas atrás, mlegnari disse:

Mas ainda assim deu problemas!

isso é pouco. Tens que definir qual problema e qual peça queimou senão você não sai do lugar.

[mlegnari]

@Mestre88 Original 1n4004 , a tensão máxima do capacitor por volta atinge 350~380v, entao coloquei o UF4007 (1A continuo, 30A surto) ultra rápido. Já tentei também o UF5408 (3A continuo, 200A surto) esse segundo queimou também mas foi por causa de sobrecarga de tensão que o scr não disparou, vou tentar usar ele em uns 10 modulos para validar se aguenta!

 

@Isadora Ferraz Não usei o resistor em paralelo com cada um, vou tentar sim! procurei alguns diodos encontrei alguns MONSTROS aqui: 10A07 (1000v , 10A continuo, 600A surto) são diodos relativamente baratos perto da robustez! 

 

O que me preocupa é super dimensionar o diodo, logo vai queimar outro componente sem a devida proteção  infelizmente não existe livros específicos sobre esses circuitos, mesmo nos livros do BOSCH é algo meio superficial, mas vou resolver esse passo.

 

Minha próxima ideia: apos resolver essa queima de diodo, usar um varistor  para limitar a tensão maxima do capacitor caso ocorra algum problema e o scr não dispare... mas vou compartilhando a saga com vocês! obrigado pelas dicas

[Visitante]

Não sei como você vai fazer... mas parece muito com um circuito de Taser ou raquete de matar mosquito... aí teria que dar uma bela de uma modificada... mas enfim...

[domingos87]

Se eu puder dar uma sugestão bem de total novato/leigo no assunto elétrica, será que um acionamento via relês não te tiraria esses picos de certos componentes?

 

Numa ignição original, onde já entendo alguma coisa, quando se tem uma bobina única não se usa capacitores e sim uma bobina mesmo - como você já deve saber. O disparo das centelhas é feito de forma mecânica, com o distribuidor fazendo contato mecânico com o terminal responsável a levar a energia para a vela a cada tantos giros/tantos graus de rotação do motor.

 

Esse contato mecânico garante que não tem nenhum componente de menor porte/resistência que seja usado no caminho e acabe queimado. E a bobina no lugar do capacitor também.

 

Em carros/motores com bobina individual por cilindro, mais ou menos como você está tentando fazer, além do controle da ignição via eletrônica, as bobinas se situam logo acima das velas e o módulo de injeção faz o acionamento indiretamente, se não me engano também via relês.

 

Acionamento assim direto e usando capacitor, ainda que moto exija bem menos corrente e tenha um cilindro só, realmente vai ser complicado.

[.if]

Se você é chegado na teoria (que não me pertence mais) , você pode tentar um snubber rc mais ou menos bem calculado em paralelo com diodo. Algo como: se R baixo e C alto, vai absorver muita energia da bobina. Se R alto e C baixo, pode não fazer o efeito de cortar o 'picasso' alto de tensão. ...

Eu(eu) chutaria um C duns 1 a 100nF e R duns 10 a 470ohms

 

 

[MOR_AL]

Bom. 

Vou dar umas opiniões, mas estou viajando hoje e ficarei sem responder por algum tempo.

1 - A tensão de 1200V que você se refere, pode ser causada pela falta de carga. Uma carga com maior resistência aumenta o fator de qualidade do circuito e faz o circuito ressonar com mais intensidade. Quando for testar, a vela de ignição deve estar no lugar e a pressão do cilindro tem que ser a de funcionamento. Ou seja, a moto tem que estar ligada.

2 - Forneça o circuito original da moto e não o que poderia ser ou poderia servir. Essa moto sai da fábrica com possibilidade de funcionar por muito tempo. Não é necessário alterar o circuito, mas a distância dos eletrodos da vela podem estar alterada e pode fazer queimar.

Mas se essas CDis são chinesas, então o problema está aí. São mais baratas e mais propensas a queimar. Tem como comparar o CDi original com um xingling para ver a diferença?

3 - Forneça o Application Note para podermos ler todo ele.

4 - Você precisa ser mais efetivo nos seus comentários. Devem ser curtos, diretos e tratarem de um detalhe por vez. Eu estou tendo alguma dificuldade para entender TODO o sentido do que você procura fornecer. 

 

5 - Pelo que pude entender, analisando o circuito, parece que pode funcionar tanto com o diodo D1, como sem ele.

Com ele os semi-ciclos negativos passam por ele, sem ele, os semi-ciclos negativos passam pelo trafo, inclusive podendo transmitir mais energia à carga (vela). Só sei que dificilmente ocorre um problema de fábrica, mas há exceções. Fora elas, tem que manter o circuito original.

6 - Penso que você está atacando a consequência e não a causa do problema. Você chegou a medir essa tensão de alimentação de 300V? Se possível com o osciloscópio. 

MOR_AL

[domingos87]

Estava lembrando aqui: os primeiros carros com CDI ainda usavam distribuidor, além de bobina. O módulozinho de controle fazia exclusivamente a parte de controlar o tempo da ignição, ficando a parte "pesada" ainda para componentes mecânicos/exclusivamente elétricos de grande robustez.

 

Me parece que esse projeto que você achou, além de tentar fazer a ignição por capacitor, ainda tenta fazer "tudo junto". Certamente encontrará uma forma de fazer funcionar, mas se é a melhor/a que ficaria com melhor custo benefício já não sei...

[Renato.88]

48 minutos atrás, domingos87 disse:

Estava lembrando aqui: os primeiros carros com CDI ainda usavam distribuidor, além de bobina. O módulozinho de controle fazia exclusivamente a parte de controlar o tempo da ignição, ficando a parte "pesada" ainda para componentes mecânicos/exclusivamente elétricos de grande robustez.

Nos carros mais antigos, já usavam transistor pra acionamento da bobina, junto tinha o acionamento de tempo por sistemas magnéticos (sensor hall) ou com opto acoplador. A distribuição da alta tensão era do jeito tradicional com cachimbo e distribuidor mesmo.

Hoje se usa o sistema com várias bobinas, acionando uma de cada vez com transistor e o controle de tempo ainda é feito pelo sensor hall através da Roda Fônica.

 

Há algum tempo eu fiz uma ignição transistorizada e adaptei num Fusca, o objetivo era fazer o platinado durar mais, já que a corrente mais alta seria controlada pelo transistor que no caso era um BU208.

 

O post não tem muito a ver com o assunto discutido, mas pode ser útil para clarear a mente.

Sendo que talvez possa se usar um transistor no lugar do SCR.

Meu circuito funcionou muito bem, pareceu que o motor do Fusquinha ficou mais "esperto".

 

 

[.if]

O scr é mais parrudo que o transistor além de supostamente mais barato. Uma outra alternativa conceitual é mosfet. O problema é que deve suportar alta corrente e tensão. aí já viu né... preço...

 

No projeto do garoto, a cereja do bolo é o capacitor que tem que ser tipo MKP , ou polipropileno e não falso.

[Renato.88]

12 minutos atrás, Isadora Ferraz disse:

O scr é mais parrudo que o transistor além de supostamente mais barato. Uma outra alternativa conceitual é mosfet. O problema é que deve suportar alta corrente e tensão. aí já viu né... preço...

Sim, é verdade. 

O que eu quis dizer é que se funcionou com um transistor de TV, tem que funcionar com os componentes parrudos que ele está usando. 

E o bom do transistor é que elimina justamente esse capacitor, mas só isso de bom mesmo! 

[domingos87]

@Mestre88 Mas TV chegaria aos picos que um sistema de ignição dá? Porque as voltagens envolvidas (não sei se necessariamente e corrente) são enormes! E além disso o funcionamento é frenético, num motor 4 tempos a 2000 RPM você teria 500 disparos por minuto e mais de 8 por segundo, que ainda teriam que ser no tempo correto!

 

Ignição mais precisa realmente dá ganhos em potência e economia, além de emissões, por isso que os modelos mecânicos vêm sendo (hoje em dia, em carros, 100% deles já foram) substituídos por CDI - que hoje vem no mesmo módulo que a injeção.

 

O tempo da faísca tem que ser certo em relação ao tempo e posição do pistão e nessas velocidades isso é difícil. O sistema mecânico tem precisão discutivelmente até melhor, mas é mais caro, desagasta-se e depende da fabricação e regulagem de peças individuais para cada motor diferente, o que sai caro e acaba sendo simplificado e padronizado mais do que seria o ideal.

 

No seu caso, tudo correto no que você disse. Esses carros com sistema "misto", nem tão antigos (coisa de 20 anos atrás), eram justamente os com CDI.

 

O transistor que você usou acionava a bobina ou levava energia/fechava contato com as velas diretamente???

 

Se aguentava a parte mais pesada do sistema, talvez seja mesmo uma boa sugestão ao projeto!

[.if]

10 minutos atrás, domingos87 disse:

O transistor que você usou acionava a bobina ou levava energia/fechava contato com as velas diretamente???

Acionava a bobina, claro...

 

13 minutos atrás, domingos87 disse:

8 por segundo

isso é bem lento prum transistor. A maioria consegue trabalhar a milhares por segundo. Mas é claro, no caso do trabalho com campos magnéticos, tem mais fatores envolvidos, como este que você está envolvido

[domingos87]

@Isadora Ferraz E há transistor que consiga fazer isso sem intermediário de um relé ou alguma outra coisa? Apesar que, para o relé, 8 ou mais que 8 vezes por segundo acho que aí sim seria outro possível problema...

 

Realmente, para o transistor essa frequência de trabalho deve ser moleza. Só não sei se nessa frequência com essa carga/com essa tensão!

 

Supondo que algum suporte, deve ser assim nas soluções atuais completamente eletrônicas, sem ajuda do distribuidor, e acionadas pelo próprio módulo da injeção.

 

O que leva a crer que se o @mlegnari passar a usar um transistor correto para o acionamento e as queimas não pararem, o problema é mesmo a tentativa de usar um capacitor como bobina...

 

Seria pedir demais de um capacitor? Ou tem algo que aguente isso sem acabar saindo mais caro que uma bobina? Se a moto que ele está tentando usar for 2 tempos, dobra a frequência de trabalho e se o transistor aguentar, para o capacitor será um desafio...

[Renato.88]

23 minutos atrás, domingos87 disse:

Realmente, para o transistor essa frequência de trabalho deve ser moleza. Só não sei se nessa frequência com essa carga/com essa tensão!

Sim, é moleza. Nos televisores que eu citei acima chaveia tensão e corrente alta numa frequencia de 15kHz.

Nos carros/motos a tensão e a frequencia é mais baixa.

24 minutos atrás, domingos87 disse:

Supondo que algum suporte, deve ser assim nas soluções atuais completamente eletrônicas, sem ajuda do distribuidor, e acionadas pelo próprio módulo da injeção.

Sim, tem carros dos anos 90 com transistor chaveando a bobina e acionamento pelo módulo de ignição.

26 minutos atrás, domingos87 disse:

O que leva a crer que se o @mlegnari passar a usar um transistor correto para o acionamento e as queimas não pararem, o problema é mesmo a tentativa de usar um capacitor como bobina...

 

Seria pedir demais de um capacitor? Ou tem algo que aguente isso sem acabar saindo mais caro que uma bobina? Se a moto que ele está tentando usar for 2 tempos, dobra a frequência de trabalho e se o transistor aguentar, para o capacitor será um desafio...

A função do capacitor nesse circuito é desligar o SCR, ele se carrega e abre o circuito mantendo a bobina em corte até receber o próximo pulso.

[domingos87]

@Mestre88 Então é isso aí mesmo. O acionamento nas atuais injeções, tal como nas CDIs antes (embora aí nesse caso controlando uma bobina só e ainda tendo distribuidor), deve ser dessa forma e não via relés como pensei. Em casos de muitos anos de uso, inclusive, essa parte do acionamento no módulo pode dar problema.

 

Nesses casos, nota-se que as bobinas e fiações estão todas em ordem, mas ainda assim há falhas.

 

E pelo visto o único mistério mesmo que sobrou é a questão do uso do capacitor, o acionamento já está resolvido!

[Renato.88]

42 minutos atrás, domingos87 disse:

deve ser dessa forma e não via relés como pensei

Relé não serve. Ele consegue ser mais lento do que o platinado. Esse na década de 80 já foi substituído pelo sensor hall e o transistor.

 

44 minutos atrás, domingos87 disse:

Em casos de muitos anos de uso, inclusive, essa parte do acionamento no módulo pode dar problema.

Meu pai tinha um carro que acabou queimando a bobina e e os transistores/módulos estavam bons.

Quebrei a bobina com defeito pra ver como era, os transistores ficavam dentro dela.

[Ricardo S Ferreira]

Deixo abaixo um circuito de ignição assistida da época em que nem se sonhava em ignição eletrônica. 

 

http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/banco-de-circuitos/diversos/11219-ignicao-eletronica-cir2589

[mlegnari]

A ignição com bobinas 12v é bem simples, um transistor qualquer que aguente 10A de corrente chaveia o primário da bobina por alguns milissegundos e quando abre sai a faísca no secundário. Esse sistema gera uma faísca duradoura (500 micros segundos ou mais contra 20/40us do CDI...) o problema é que a faísca não consegue "furar" o combustível sob alta pressão em motores de competição, por isso o cdi é usado largamente ainda, inclusive em dragster de 8000 cavalos de potência  

adicionado 40 minutos depois

@MOR o alternador da moto gera +-1300 volts sem carga, um capacitor 400v 1uf chega a 350/370volts em uma volta completa aonde deve ocorrer o disparo. Minha suspeita era que o disparo não ocorria as vezes e com duas ou três voltas a mais chegava em 1200v, já testei no osciloscópio, queimavad todos os diodos 1000v que tentei. Mas o problema não é esse. Em anexo coloquei a nota de aplicação, a terceira topologia com alternador é como esta hoje. 

 

@Isadora Ferraz eu peguei uns esquemas aqui com um colega, sao 20 no total e analisei o seguinte:

 

Todos os esquemas chineses para motores 50cc não usavam proteção alguma, os esquemas originais ou usavam o diodo paralelo a bobina ou o RC, mas 90%  dos esquemas tinha o diodo paralelo a bobina. 

Buscando mais sobre esse diodo que sabemos que é para eliminar picos indutivos no site www.transmic.net encontrei :

 

Nesse caso o sentido do diodo é anti paralelo a bobina e fica antes do SCR, o problema é que mesmo sem ele o osciloscópio não captou picos acima de 400v o que era pra um diodo que bloqueia 1000v aguentar tranquilamente. 

 

Eu vou montar trazer a moto para a oficina sexta feira, então vou postar as imagens do osciloscópio usando o esquema atual, depois com RC e depois com diodo paralelo e o anti paralelo 

en.CD00003947-1.pdf

[.if]

Eu não sei se quando o diodo suprime a parte negativa da onda, ele leva consigo parte da potência que iria pra faísca. O que vai em paralelo com a bobina sim, este absorve, por isso teorizei o snubber rc

 

Outra teoria: e se você aumentar a V que vai chavear a bobina? Algo como um dobrador de tensão com capacitor bem parrudão, pode dar 24V. Teoricamente melhora a faísca, abusa um pouco da bobina e velas mas... esquece... tentei né...

[domingos87]

@Mestre88 Era bobina individual (1 por cilindro) ou ainda uma bobina grande para todos? Os com bobina individual que usam os transistores/acionamento elétrico no módulo da injeção. Mas mesmo assim, realmente se queimam algumas/várias vezes as bobinas antes de ter que mexer com isso. É coisa para se preocupar depois de muito tempo de uso mesmo.

 

E não tinha visto a bobina nesse circuito, pensei que ele tivesse eliminado a bobina da moto, mas esqueci que pode estar sendo ligado justamente para controlar a bobina original

 

@mlegnari No caso dos dragsters, acho que ainda usam as bobinas acionadas via distribuidor mesmo. Além da duração, a necessidade de maior carga e muita precisão fazem o acionamento por contato mecânico uma melhor escolha - durabilidade e custo, além de emissões, são ignorados nesses carros... O transistor pode ser rápido, mas 10A em 12 volts podem ser muito pouco mesmo que seja só para acionar o primário, funcionando como relê basicamente, e talvez isso aí dependendo do seu circuito também estaria sendo um problema?

 

De repente estamos focando só em tensão e a carga/corrente que estaria queimando coisas?

 

Do alternador: com carga, se ele for para sistema de 12 volts, tal como num carro, ele vai para 14 volts mais ou menos. Não sei se você está ligando pela bateria (o que evitaria um monte de picos e oscilações, mas baixando a tensão e aumentando a corrente) ou pelo alternador.

 

Nesse caso, ligando pelo alternador, talvez existam coisas meio loucas como ele dar esses 1300 volts por alguns momentos com menor carga (bateria totalmente carregada por exemplo) e em outros momentos ele estaria a 14??

 

@Isadora Ferraz A ideia não é nada ruim. Os 12 volts são convenção (todo mundo usa, é o padrão das baterias e de tantos componentes eletrônicos), mas não são realmente a melhor tensão para muitos dos sistemas de um carro ou uma moto. Os mais complexos hoje já trabalham com um misto de 12v e 24 ou mesmo 48 volts.

 

Devido a isso, se apela a todo tipo de solução e até gambiarra. Relês ficam obrigatórios às vezes até para coisas simples como faróis, pois fica difícil puxar 20, 30 amperes de pequenos fios, tendo a potência necessária a apenas 12 volts.

 

Dependendo do que chegar nas velas em termos de carga versus tensão, talvez elas não reclamem não. São componentes obviamente bem robustos e acho que elas não têm exatamente uma tensão dependente dos 12 volts (dependeria apenas do que sair da bobina, claro).

 

Estou achando que o problema pode ser como ele tenha ligado esse circuito, se antes ou depois do alternador, se direto na bateria ou não. Devido a essas limitações de fio, carga etc. com os 12 volts, muita coisa que deveria/pareceria funcionar não funciona se não ligar num lugar determinado.

 

Rádio potente, por exemplo, exige ligação direta na bateria, com fios exclusivos e mais robustos, fusível próprio e de preferência ligando via relé - coisa que num sistema de mais tensão seria completamente dispensável.

[Renato.88]

3 horas atrás, domingos87 disse:

Era bobina individual (1 por cilindro) ou ainda uma bobina grande para todos?

Nos carros novos tem uma bobina pra cada ou dependendo da marca tem duas bobinas, como explode 1 pistão por vez não tem problema duas velas ligarem ao mesmo tempo. Das duas formas elimina o distribuidor com cachimbo.

Bobina grande para todos era antigamente.

3 horas atrás, domingos87 disse:

Os com bobina individual que usam os transistores/acionamento elétrico no módulo da injeção.

Os transistores ficam lá na bobina mesmo, o módulo só manda o sinal pra ligar/desligar.

3 horas atrás, domingos87 disse:

É coisa para se preocupar depois de muito tempo de uso mesmo.

Sim, raramente dá problema. Essa que eu mencionei acima durou uns 20 anos, e ainda penso que o defeito dela foi porque na mesma época deu outro problema no motor.