SISTEMAS DE ENCENDIDO
SISTEMAS DE ENCENDIDO
ENCENDIDO ELECTRÓNICO INTEGRAL
ENCENDIDO ELECTRÓNICO INTEGRAL
Una vez mas el distribuidor evoluciona a la vez que se perfecciona el sistema de encendido, esta Una vez mas el distribuidor evoluciona a la vez que se perfecciona el sistema de encendido, esta vez desaparecen los elementos de corrección del avance del punto de encendido ("regulador vez desaparecen los elementos de corrección del avance del punto de encendido ("regulador centrifugo" y "regulador de vació") y también el generador de impulsos, a los que se sustituye por centrifugo" y "regulador de vació") y también el generador de impulsos, a los que se sustituye por componentes electrónicos. El distribuidor en este tipo de encendido
componentes electrónicos. El distribuidor en este tipo de encendido se limita a distribuir, como suse limita a distribuir, como su propio nombre indica, la alta tensión procedente de la bobina a cada una de
propio nombre indica, la alta tensión procedente de la bobina a cada una de las bujías.las bujías. El tipo de sistema de encendido al que nos referimos ahora se le denomina:
El tipo de sistema de encendido al que nos referimos ahora se le denomina:
"encendido
"encendido
electrónico integral"
electrónico integral"
y sus particularidades con respecto a los sistemas de encendido estudiadosy sus particularidades con respecto a los sistemas de encendido estudiados hasta ahora son el uso de:hasta ahora son el uso de: - Un sensor de
- Un sensor de rpm del motor que rpm del motor que sustituye al "regulador centrifugo" del distribuidor.sustituye al "regulador centrifugo" del distribuidor. - Un sensor de presión que mide la presion de
- Un sensor de presión que mide la presion de carga del motor y sustituye al "regulador de vacio"carga del motor y sustituye al "regulador de vacio" del distribuidor.
del distribuidor.
Las ventajas de este sistema de encendido son: Las ventajas de este sistema de encendido son: - Posibilidad de adecuar mejor la
- Posibilidad de adecuar mejor la regulación del encendido a las regulación del encendido a las variadas e individuales exigenciasvariadas e individuales exigencias planteadas al motor.
planteadas al motor.
- Posibilidad de incluir parametros de control adicionales (por
- Posibilidad de incluir parametros de control adicionales (por ejemplo: la temperatura del motor).ejemplo: la temperatura del motor). - Buen comportamiento del arranque, mejor marcha en
- Buen comportamiento del arranque, mejor marcha en ralentí y menor consumo de ralentí y menor consumo de combustible.combustible. - Recogida de una mayor cantidad de datos de funcionamiento.
- Recogida de una mayor cantidad de datos de funcionamiento. - Viabilidad de la regulación antidetonante.
- Viabilidad de la regulación antidetonante.
La ventaja de este encendido se aprecia claramente obsevando la cartografia de encendido donde La ventaja de este encendido se aprecia claramente obsevando la cartografia de encendido donde se aprecia los angulos de encendido para cada una
se aprecia los angulos de encendido para cada una de las situaciones de funcionamieto de unde las situaciones de funcionamieto de un motor (arranque, aceleracion, retencion, ralentí y etc.). El ángulo de e
motor (arranque, aceleracion, retencion, ralentí y etc.). El ángulo de e ncendido para unncendido para un determinado punto de funcionamiento se elige teniendo en cuenta diversos factores como el determinado punto de funcionamiento se elige teniendo en cuenta diversos factores como el consumo de combustible, par motor, gases
consumo de combustible, par motor, gases de escape distancia al limite de de escape distancia al limite de detonación,detonación, temperatura del motor, aptitud funcional, etc. Por todo lo e
temperatura del motor, aptitud funcional, etc. Por todo lo e spuesto hasta ahora se spuesto hasta ahora se entiende que laentiende que la cartografia de encendido de un
cartografia de encendido de un sistema de encendido electronico integral es mucho sistema de encendido electronico integral es mucho mas complejamas compleja que la cartografia de encendido
que la cartografia de encendido electrónico sin contactos que utiliza "regulador centrifugo" y electrónico sin contactos que utiliza "regulador centrifugo" y dede "vacio" en el d
"vacio" en el d istribuidor.istribuidor.
Si ademas hubiese que representar la
Si ademas hubiese que representar la influencia de la temperatura, que normalmente no es influencia de la temperatura, que normalmente no es lineal,lineal, u otra función de corrección, seria necesaria para la descripción del angulo de encendido de un u otra función de corrección, seria necesaria para la descripción del angulo de encendido de un "encendido electronico integral" una
FUNCIONAMIENTO
FUNCIONAMIENTO
La señal entregada por el sensor de vacio se
La señal entregada por el sensor de vacio se utiliza para el encendido como señal de carga delutiliza para el encendido como señal de carga del motor. Mediante esta señal y la de rpm del motor se establece un campo caracteristico de ángulo motor. Mediante esta señal y la de rpm del motor se establece un campo caracteristico de ángulo de encendido tridimensional que permite en cada punto de velocidad de giro y de carga (plano de encendido tridimensional que permite en cada punto de velocidad de giro y de carga (plano horizontal) programar el ángulo de encendido mas favorable para los gases de escape y el horizontal) programar el ángulo de encendido mas favorable para los gases de escape y el consumo de combustible (en el
consumo de combustible (en el plano vertical). En el conjunto de plano vertical). En el conjunto de la cartografia de encendidola cartografia de encendido existen, segun las necesidades, aproximadamente de 1000 a 4000 ángulos de encendido existen, segun las necesidades, aproximadamente de 1000 a 4000 ángulos de encendido individuales.
individuales.
Con la mariposa de g
Con la mariposa de gases cerrada, se elige la ases cerrada, se elige la curva caracteristica especial ralenti/empuje. Paracurva caracteristica especial ralenti/empuje. Para velocidades de giro del motor inferiores a la de ralentí inferiores a la de ralentí nominal, se puede velocidades de giro del motor inferiores a la de ralentí inferiores a la de ralentí nominal, se puede ajustar el ángulo de encendido en sentido de "avance", para lograr una
ajustar el ángulo de encendido en sentido de "avance", para lograr una estabilización de marcha enestabilización de marcha en ralentí mediante una elevación en el
ralentí mediante una elevación en el par motor. En marcha por inercia par motor. En marcha por inercia (cuesta abajo) estan(cuesta abajo) estan programados ángulos de encenidido adecuados a los gases de escape y
programados ángulos de encenidido adecuados a los gases de escape y comportamiento decomportamiento de marcha. A plena carga, se elige la linea de plena carga. Aqui, el mejor valor de encendido se marcha. A plena carga, se elige la linea de plena carga. Aqui, el mejor valor de encendido se programa teniendo en cuenta el
programa teniendo en cuenta el limite de detonación.limite de detonación.
Para el proceso de arranque se pueden programar, en determinados sistemas, un desarrollo del Para el proceso de arranque se pueden programar, en determinados sistemas, un desarrollo del ángulo de encendido en función de la velocidad de giro y
ángulo de encendido en función de la velocidad de giro y la temperatura del motor, conla temperatura del motor, con
independencia del campo característico del ángulo de encendido. De este modo se puede lograr un independencia del campo característico del ángulo de encendido. De este modo se puede lograr un mayor par motor en el arranque.
mayor par motor en el arranque.
La regulación electronica de encendido puede ir integrada junto a la gestion de inyección de La regulación electronica de encendido puede ir integrada junto a la gestion de inyección de combustible (como se ve en el esquema inferior) formando un mismo conjunto como ocurre en el combustible (como se ve en el esquema inferior) formando un mismo conjunto como ocurre en el sistema de inyección electronica de gasolina denominado
sistema de inyección electronica de gasolina denominado "Motronic". Pero tambien puede ir la"Motronic". Pero tambien puede ir la unidad de control de encendido de forma independiente como se ve en el
unidad de control de encendido de forma independiente como se ve en el sistema de inyeccionsistema de inyeccion electrónica denominado "LE2-jetronic".
FUNCIONAMIENTO
FUNCIONAMIENTO
La señal entregada por el sensor de vacio se
La señal entregada por el sensor de vacio se utiliza para el encendido como señal de carga delutiliza para el encendido como señal de carga del motor. Mediante esta señal y la de rpm del motor se establece un campo caracteristico de ángulo motor. Mediante esta señal y la de rpm del motor se establece un campo caracteristico de ángulo de encendido tridimensional que permite en cada punto de velocidad de giro y de carga (plano de encendido tridimensional que permite en cada punto de velocidad de giro y de carga (plano horizontal) programar el ángulo de encendido mas favorable para los gases de escape y el horizontal) programar el ángulo de encendido mas favorable para los gases de escape y el consumo de combustible (en el
consumo de combustible (en el plano vertical). En el conjunto de plano vertical). En el conjunto de la cartografia de encendidola cartografia de encendido existen, segun las necesidades, aproximadamente de 1000 a 4000 ángulos de encendido existen, segun las necesidades, aproximadamente de 1000 a 4000 ángulos de encendido individuales.
individuales.
Con la mariposa de g
Con la mariposa de gases cerrada, se elige la ases cerrada, se elige la curva caracteristica especial ralenti/empuje. Paracurva caracteristica especial ralenti/empuje. Para velocidades de giro del motor inferiores a la de ralentí inferiores a la de ralentí nominal, se puede velocidades de giro del motor inferiores a la de ralentí inferiores a la de ralentí nominal, se puede ajustar el ángulo de encendido en sentido de "avance", para lograr una
ajustar el ángulo de encendido en sentido de "avance", para lograr una estabilización de marcha enestabilización de marcha en ralentí mediante una elevación en el
ralentí mediante una elevación en el par motor. En marcha por inercia par motor. En marcha por inercia (cuesta abajo) estan(cuesta abajo) estan programados ángulos de encenidido adecuados a los gases de escape y
programados ángulos de encenidido adecuados a los gases de escape y comportamiento decomportamiento de marcha. A plena carga, se elige la linea de plena carga. Aqui, el mejor valor de encendido se marcha. A plena carga, se elige la linea de plena carga. Aqui, el mejor valor de encendido se programa teniendo en cuenta el
programa teniendo en cuenta el limite de detonación.limite de detonación.
Para el proceso de arranque se pueden programar, en determinados sistemas, un desarrollo del Para el proceso de arranque se pueden programar, en determinados sistemas, un desarrollo del ángulo de encendido en función de la velocidad de giro y
ángulo de encendido en función de la velocidad de giro y la temperatura del motor, conla temperatura del motor, con
independencia del campo característico del ángulo de encendido. De este modo se puede lograr un independencia del campo característico del ángulo de encendido. De este modo se puede lograr un mayor par motor en el arranque.
mayor par motor en el arranque.
La regulación electronica de encendido puede ir integrada junto a la gestion de inyección de La regulación electronica de encendido puede ir integrada junto a la gestion de inyección de combustible (como se ve en el esquema inferior) formando un mismo conjunto como ocurre en el combustible (como se ve en el esquema inferior) formando un mismo conjunto como ocurre en el sistema de inyección electronica de gasolina denominado
sistema de inyección electronica de gasolina denominado "Motronic". Pero tambien puede ir la"Motronic". Pero tambien puede ir la unidad de control de encendido de forma independiente como se ve en el
unidad de control de encendido de forma independiente como se ve en el sistema de inyeccionsistema de inyeccion electrónica denominado "LE2-jetronic".
Para saber el nº de rpm del motor y la posicion del cigueñal se utiliza un
Para saber el nº de rpm del motor y la posicion del cigueñal se utiliza un
generador de impulsos
generador de impulsos
del tipo "inductivo"
del tipo "inductivo"
, que esta constituido por una corona dentada que va acoplada al volante de, que esta constituido por una corona dentada que va acoplada al volante de inercia del motor y un captador magnético frente a ella. El captador esta formado por un imán inercia del motor y un captador magnético frente a ella. El captador esta formado por un imán permanente, alrededor esta enrollada una bobina donde se induce una tensión cada vez que pasa permanente, alrededor esta enrollada una bobina donde se induce una tensión cada vez que pasa un diente de la corona dentada frente a el. Como resultado se detecta la velocidad de rotación del un diente de la corona dentada frente a el. Como resultado se detecta la velocidad de rotación del motor. La corona dentada dispone de un diente, y su correspondiente hueco, más ancho que los motor. La corona dentada dispone de un diente, y su correspondiente hueco, más ancho que los demás, situado 90º antes de cada posición p.m.s. Cuando pasa este diente frente al captador la demás, situado 90º antes de cada posición p.m.s. Cuando pasa este diente frente al captador la tensión que se induce es mayor, lo que indica a la centralita electrónica que el pistón llegara al tensión que se induce es mayor, lo que indica a la centralita electrónica que el pistón llegara al p.m.s. 90º de giro después.p.m.s. 90º de giro después.
Para saber la carga del motor se utiliza
Para saber la carga del motor se utiliza
un captador de depresión
un captador de depresión
tiene la función de transformar tiene la función de transformar el valor de depresión que hayin
inteterprpreretatada da por por la la cecentntraralilita ta elelecectrtróniónicaca. . Su Su coconsnstititutucición ón es es parparececidido o al al ututililizizadado o en en loloss distribuidores ("regulador de vació"), se diferencia en que su forma de trabajar ahora se limita a distribuidores ("regulador de vació"), se diferencia en que su forma de trabajar ahora se limita a mover un núcleo que se desplaza por el interior de la bobina de un oscilador, cuya frecuencia mover un núcleo que se desplaza por el interior de la bobina de un oscilador, cuya frecuencia el
elécéctrtricica a vavariria a en en fufuncncióión n de de la la poposisicición ón quque e ococupupe e el el núnúclcleo eo cocon n rerespspececto to a a la la bobobibinana.. La señal del captador de depresion no da una medida exacta de la carga del motor para esto es La señal del captador de depresion no da una medida exacta de la carga del motor para esto es necesario saber la cantidad de masa de aire que entra en los cilindros (caudalimetro) y esto en los necesario saber la cantidad de masa de aire que entra en los cilindros (caudalimetro) y esto en los motores de inyeccion electronica de gasolina es un dato conocido por lo que la señal de carga motores de inyeccion electronica de gasolina es un dato conocido por lo que la señal de carga utilizada para la preparacion de la mezcla puede usarse tambien para el sistema de encendido. utilizada para la preparacion de la mezcla puede usarse tambien para el sistema de encendido.
Ademas del sensor
Ademas del sensor de rpm y del captade rpm y del captador de depresión, el edor de depresión, el encendido electronico incendido electronico integral utilintegral utilizaza otros parametros de funcionamiento del motor:
otros parametros de funcionamiento del motor: - Sensor de temperatura situado en
- Sensor de temperatura situado en el bloque motor para medir el bloque motor para medir la temperatura de funcionamientola temperatura de funcionamiento del motor. Adicionalmente o en lugar de
del motor. Adicionalmente o en lugar de la temperatura del motor puede captarse tambien la temperatura del motor puede captarse tambien lala temperatura del aire de admisión a través de otre sensor situado en el caudalimetro.
temperatura del aire de admisión a través de otre sensor situado en el caudalimetro.
- Posición de la mariposa, mediante un interruptor de mariposa se suministra una señal de - Posición de la mariposa, mediante un interruptor de mariposa se suministra una señal de conexión tanto de ralenti como a plena carga del motor (acelerador pisado a fondo).
conexión tanto de ralenti como a plena carga del motor (acelerador pisado a fondo). - Tensión de la bateria es una magnitud de correción captada por la un
- Tensión de la bateria es una magnitud de correción captada por la un idad de control.idad de control.
- Captador de picado, aplicado a los sistemas de encendido mas sofisticados y que explicamos - Captador de picado, aplicado a los sistemas de encendido mas sofisticados y que explicamos mas adelante.
mas adelante.
Unidad de control
Unidad de control
(encendido electronico integral(encendido electronico integralEZ
EZ
))Tal como muestra el esquema de bloques, el elemento principal de la unidad de control para Tal como muestra el esquema de bloques, el elemento principal de la unidad de control para encendido electrónico es un microprocesador. Este contiene todos
encendido electrónico es un microprocesador. Este contiene todos los datos, incluido el campolos datos, incluido el campo característico (cartografi
característico (cartografia de encendido), así a de encendido), así como los programas para la como los programas para la captación de lascaptación de las magnitudes de entrada y el calculo de las magnitudes de salida. Dado que los sensores magnitudes de entrada y el calculo de las magnitudes de salida. Dado que los sensores suministran señales electricas que no son
suministran señales electricas que no son identificadas por el microprocesador se necesitan deidentificadas por el microprocesador se necesitan de unos dispositivos que transformen dichas señales en otras que puedan ser interpretadas por el unos dispositivos que transformen dichas señales en otras que puedan ser interpretadas por el microprocesador. Estos dispositivos son unos circuitos formadores que transforman las señales de microprocesador. Estos dispositivos son unos circuitos formadores que transforman las señales de los sensores en señales
los sensores en señales digitales definidas. Los sensores, por ejemplo: el de digitales definidas. Los sensores, por ejemplo: el de temperatura y presióntemperatura y presión suministran una señal analogica. Esta señal es
suministran una señal analogica. Esta señal es transformada en un convertidor analogico-digital ytransformada en un convertidor analogico-digital y conducida al microprocesador en forma digital.
Con el fin de que los datos del campo característico (cartografia de encendido) puedan ser modificados hasta poco antes de ser introducidos en la fabricación en serie, hay unidades de control dotadas de una memoria eléctricamente programable (EPROM).
LA ETAPA DE POTENCIA DE ENCENDIDO:
puede ir montada en la propia unidad de control (como se ve en el esquema de bloques) o externamente, la mayoría de las veces en combinación con la bobina de encendido. En el caso de una etapa de potencia de encendido externa, generalmente la unidad de control de encendido va montada en el habitáculo, y esto sucede también, aunque con poca frecuencia, en el caso de unidades de control con etapa de potencia integrada.Si las unidades de control con etapa de potencia integrada están en el compartimento motor, necesitan un sistema de evacuacion de calor eficaz. Esto se consigue gracias a la aplicación de la tecnica hibrida en la fabricación de los circuitos. Los elementos semiconductores, y por tanto, la etapa de potencia, van montados directamente sobre el cuerpo refrigerante que garantiza contacto termico con la carroceria. Gracias a ello, estos aparatos suelen soportar sin problemas temperaturas ambiente de hasta 100ºC. Los aparatos hibridos tienen ademas la ventaja de ser pequeños y ligeros.
La unidad de control de encendido ademas de la señal de salida que gobierna la bobina de encendido suministra otro tipo de salidas como la señal de velocidad de giro del motor y las señales de estado de otras unidades de control como por ejemplo, la inyección, señales de diagnostico, señales de conexión para el accionamiento de la bomba de inyección o relés, etc. Como hemos dicho anteriormente la unidad de control de encendido puede ir integrada con la unidad de inyección de combustible formando un solo conjunto. La conjuncion de ambos sistemas forman el sistema al que el fabricante Bosch denomina "Motronic".
Una versión ampliada es la combinación del encendido electrónico con una "regulación antidetonante". Esta combinación es la que se ofrece principalmente, ya que la regulación en
retardo del ángulo de encendido constituye la posibilidad de actuación mas rapida y de efectos mas seguros para evitar la combustión detonante en el motor. La regulación antidetonante se
caracteriza por el uso de un captador de picado que se instala cerca de las cámaras de combustión del motor, capaz de detectar en inicio de picado. Cuando el par resistente es elevado (ejemplo: subiendo una pendiente) y la velocidad del un motor es baja, un exceso de avance en el encendido tiende a producir una detonación a destiempo denominada "picado" (ruido del cojinete de biela). Para corregir este fenómeno es necesario reducir las prestaciones del motor adoptando una curva de avance inferior
El captador de picado
viene a ser un micrófono que genera una pequeña tensión cuando el material piezoeléctrico del que esta construido sufre una deformación provocada por la detonación de la mezcla en el interior del cilindro del motor.a.- nivel de presión dentro del cilindro b.- señal que recibe la ECU
c.- señal generada por el sensor de picado
Distribuidor de encendido
En los sistemas de encendido electrónico integral el distribuidor suprime los reguladores mecánicos de avance al encendido como era la cápsula de vació. El distribuidor en este caso se limita a
distribuir la alta tensión generada en la bobina a cada una de las bujías. En algunos casos como se ve en la figura el distribuidor conserva el "generador de impulsos" de "efecto Hall" cuya señal sirve a la centralita de encendido para detectar en que posición se encuentra cada uno de los cilindros del motor. Hay casos que el generador de impulsos también se suprime del distribuidor.
AVERÍAS EN LA BOBINA DE ENCENDIDO
La bobina del encendido representa la fuente principal de acumulación de energía eléctrica para la alimentación de las bujías. La diferencia de potencial que existe entre los b ornes de una batería de vehículos, no resulta suficiente como para conseguir que salte una chispa entre los dos polos de
una bujía. Es por tanto necesario aumentar de alguna forma la diferencia de potencial (el voltaje) que se produce entre los electrodos de las bujías. El dispositivo empleado para incrementar el voltaje es la bobina de inducción electromagnética. La bobina está constituida por un núcleo de hierro dulce sobre el que van arrollados dos venados. Uno de ellos, denominado primario, está constituido por pocas espiras de hilo grueso. El otro devanado, el denominado secundario está formado por muchas espiras, de hilo fino. A través del primario pasa la corriente, relativamente intensa, debido a la poca resistencia procedente de la batería. Entre estas dos espirales existe un alto coeficiente de inducción mutua (un coeficiente que mide la diferencia de potencial que se crea en el circuito secundario al variar con el tiempo la intensidad de corriente en el primario). Es decir, que de lo que se trata es de variar bruscamente la intensidad de corriente en el circuito primario, para inducir altas diferencias de potencial en el circuito secundario.
Características importantes de estas bobinas es la posición relativa de los devanados. El arrollamiento primario está compuesto, generalmente, por entre 200 y 300 espiras de hilo de cobre con un espesor que oscila entre medio y un milímetro de diámetro. El secundario alcanza entre 20.000 y 25.000 espiras, con un hilo de cobre finísimo, de entre seis y ocho centésimas. Los dos devanados se encuentran muy próximos, de tal forma que prácticamente todo el flujo magnético creado en el núcleo de hierro dulce, por la interrupción de corriente de baja intensidad pero de elevada diferencia de potencial. También es fundamental para el buen funcionamiento de la bobina el núcleo de hierro dulce, que debe estar formado por alambres paralelos al campo magnético. Esta disposición permite reducir las pérdidas de energía ocasionadas por las corrientes de Foucoult, que tienen que ver con las fuerzas que ejerce el campo magnético sobre las corrientes inducidas. Estas pérdidas podrían resultar importantes en el caso de que las posiciones relativas de los elementos no fueran adecuadas.
Las necesidades de voltaje en la bujía son muy elevadas debido a la alta
presión que se registra en el interior de los cilindros. Hasta 30 mil o más
voltios de diferencia de potencial se alcanzan en los modernos sistemas de
encendido electrónico. Este elevado voltaje facilita las derivaciones; por ello
todo el recorrido de la corriente de alta tensión debe encontrarse
perfectamente limpio y seco, ya que el sucio incrementa la resistencia de los
cables. Las prestaciones de la bobina disminuyen por envejecimiento, sucio,
estanqueidad insuficiente, humedad u otros factores. La forma adecuada para
comprobar la tensión encendido de las bujías es con el motor en marcha y un
osciloscopio. Este método permite conocer las condiciones de funcionamiento
de cada cilindro (por lo que si hay variaciones de uno a otro significa que la
bobina no es la responsable) y también indica la reserva de tensión que tiene
la fuente de energía del encendido.
Sin embargo, existe un método menos preciso pero que puede permitir
formarse una idea sobre el estado de la bobina. Este consiste en analizar
visualmente la chispa que se genera. Para ello hay que quitar el cable colocado
en el centro del distribuidor de chispa y acercar su punta perpendicularmente a
una superficie metálica del vehículo y una distancia y en torno a un centímetro.
Con el cable en esa posición, se debe contar con la ayuda de otra persona que
accione el arranque. Si desde el extremo del cable saltan chispas de color azul
metálico, con un chasquido fuerte y seco, desde esa distancia en torno a un
centímetro. De lo contrario, conviene revisar la resistencia del cable de alta
tensión que sale de la bobina, no vaya a ser el culpable del mal
funcionamiento. Si no fuera el cable, se debería sustituir la bobina. Debido a la
elevada diferencia de potencial, resulta fácil recibir una descarga eléctrica al
manipular los elementos de alta tensión de los autos por lo que es
imprescindible sujetar los cables con algún elemento de alto poder aislante,
como pueden ser unas tenazas de plástico o similar. Sujetar el cable
directamente con las manos es un riesgo que no se debe correr. El estado de la
bobina también se puede controlar mediante la comprobación de la resistencia
que ofrecen sus circuitos internos. Para ello, se deben conocer los datos
concretos ofrecidos por el fabricante. Una vez conocidos, sólo basta aplicar un
ohmímetro entre sus polos para cerciorarse del buen estado general de la
bobina. Es el método que explicamos a continuación. 1) Resistencia al
primario: Con un medidor de resistencias (ohmímetro) medir la resistencia
entre el polo positivo y el negativo. Dependerá del tipo de bobina, en función
del tipo de encendido del auto, por lo que el intervalo correcto debe ser
consultado. 2) Resistencia del secundario: Al igual que en el caso anterior, se
mide la resistencia, pero ahora del circuito secundario. Para ello se debe medir
entre el positivo y la salida de alta tensión que va hacia el distribuidor de
encendido. 3) Resistencia del resistor: En bobinas de vehículos dotados de
carburador y con encendido tradicional, se utilizan resistencia añadidas para
aumentar la potencia de la bobina. Sus valores también varían, pero pueden
oscilar entre 1,2 y 1,6 ohmios. 4) Voltaje de la llegada de la bobina: Con un
voltímetro, hay que comprobar la diferencia de potencial entre el polo positivo
de la bobina y masa entre el polo positivo del resistor y masa. El voltaje debe
situarse en valore aproximados de doce voltios. 5) Resistencia del cable bobina
distribuidor: En ocasiones las disfunciones no provienen de la bobina, sino de
los cables que transmiten la corriente de la bobina al distribuidor. Hay que
medir la resistencia del cable, que debe coincidir con la estipulada por el
fabricante. 6) Resistencia de los cables de bujía: También los cables de bujías
deben cumplir con las especificaciones. Es conveniente medirlos por separado
para comprobar sus resistencias individuales, pero también desde la salida de
la bobina hasta la bujía, para comprobar las conexiones.
ENCENDIDO ELECTRÓNICO: LA ETAPA FINAL DE ALTO VOLTAJE
Todos los automóviles nuevos, nacionales e importados, impulsados por motores de encendido por chispa, traen algún tipo de encendido electrónico, desde los más
simples pero altamente eficientes, hasta los enteramente computarizados. La etapa de alta tensión, es uno de los subsistemas más interesantes de la ignición. Los más
recientes equipos, producen más de 30 kV (30.000 volts) para que salten las chispas en las bujías.
La generación de la alta tensión, es producida en un transformador de corriente continua, comúnmente denominado "bobina".
La misma, tiene dos arrollamientos, uno primario y otro secundario. Por el primario circula la corriente de la batería, previo paso por los elementos electrónicos de conmutación y gestión del encendido, mientras que por el segundo se desplaza la corriente que llega a los electrodos de las bujías de encendido.
Durante muchas décadas, incluyendo algunas ya con la electrónica incorporada al encendido, se ha utilizado el distribuidor para entregar a cada bujía en el momento exacto y de acuerdo a un predeterminado orden (el llamado orden de encendido) el impulso de alta tensión, a través de un cable especial.
Si bien todavía se producen modelos de automóviles con distribuidor, la tendencia general es la de suprimirlo, reduciendo las conexiones de alta tensión y las
interferencias electromagnéticas.
Además, y esto es sumamente importante, desaparecen las partes móviles del encendido, tales como el rotor, su eje, los avances centrífugos y por vacío, y otros elementos, siempre sujetos a desgastes y desajustes.
Ahora todo es controlado por microprocesador, auxiliado por una variedad de precisos sensores, y las bobinas de encendido son de salidas múltiples e incluso individuales, situadas encima de las bujías.
Con el "encendido estático" se logran beneficios que son imprescindibles para los vehículos de este milenio, debido a las cada vez más exigentes reglamentaciones acerca de control de consumo de carburante y emisión de contaminantes.
De todas maneras, el encendido con bobina tradicional (con conmutación eléctrica con platinos o con disparadores electrónicos como los de efecto Hall) se sigue utilizando en centenares de miles de automóviles de anteriores generaciones, principalmente en los que circulan por todos los países de América Latina, así como en muchos otros de los demás continentes. Por otra parte, en los países desarrollados, casi todo el parque automotor dispone de encendidos computarizados. Cabe aclarar que los nuevos automóviles producidos en Argentina, Brasil y México, por ejemplo, también traen encendidos cada vez más sofisticados.
DISTRIBUCIÓN DE ALTA TENSIÓN ESTÁTICA
Como aquí falta el distribuidor, la alta tensión se regula a través de dos etapas finales de potencia, por ejemplo, dos bobinas de encendido que cada una tiene dos salidas de
alta tensión (bobinas de dos chispas). Esto constituye la distribución de alta tensión normal en los motores de cuatro cilindros, por ejemplo.
También es cada vez más frecuente el empleo de una bobina por cilindro, lo cual elimina la necesidad de cables de alta tensión. Son las llamadas bobinas del "tipo lápiz".
En los encendidos electrónicos sin distribuidor, los avances de la chispa son creados por la ECU (Electronic Control Unit, Unidad Electrónica de Control), que recibe señales de sensores tales como la sonda lambda (que registra la cantidad de oxígeno libre en los gases de escape), el captador de revoluciones por minuto del motor, el sensor de la posición de la mariposa, el sensor de la posición del cigüeñal con relación al PMS
(Punto Muerto Superior), el sensor de carga motriz y otros captadores, como los que registran la presión atmosférica y la temperatura del motor
.
Sistema de encendido electrónico sin platinos, de diseño Bosch. Sus
partes son: bujía de encendido (spark plug); sensor de carga motriz
(load sensor); interruptor de válvula mariposa (throttle-valve switch);
sensor de RPM (RPM sensor); sensor de marca de referencia con
relación ai PMS (reference mark sensor (with respect to TDC); entradas
de sensores adicionales (additional sensor inputs); unidad central de
procesamiento (central processing unit); batería (battery); bobina de
ignición (ignition coil).
En base a estos datos y a los contenidos en su potente memoria, la ECU, que es una computadora digital, realiza millones de cálculos por segundo para enviar las órdenes correspondientes a la bobina de encendido, y también para adecuar el grado de avance de la chispa de acuerdo a cada condición de funcionamiento de la máquina. Desde la bobina, los impulsos de alta tensión se encaminan hacia el electrodo central
de las bujías, lo recorren y saltan la distancia que los separa del electrodo de masa, creando así la chispa que enciende la mezcla de aire y combustible en los cilindros del motor.
ENCENDIDO POR DESCARGA CAPACITIVA
También llamado "encendido por tiristor"(por el tipo de semiconductor especial que contiene), este encendido electrónico se utiliza mucho en motores de alta
performance. Una característica importante del encendido por tiristor es que la energía de encendido se acumula en el campo eléctrico de un condensador.
La capacidad y la tensión de carga del condensador determinan la magnitud de la energía acumulada. La ventaja principal del encendido por descarga capacitiva,
denominado "HKZ" por Bosch, es su gran insensibilidad a las derivaciones eléctricas en el circuito de encendido, especialmente cuando las bujías están sucias.
La duración de la chispa de 0,1 a 0,3 ms (milisegun-dos) es para muchos casos,
demasiado corta para inflamar con seguridad la mezcla de aire y combustible. Por este motivo, el "HKZ" está pensado sólo para determinados motores y se utiliza
exclusivamente en casoespeciales, como en los autos de carrera, aunque no se excluyen los modelos de serie, como los Saab con ignición directa.
BLOQUES ELECTRÓNICOS
Los bloques electrónicos para el encendido regulan actualmente casi sin excepción, la corriente del primario en la bobina y el ángulo de avance.
La regulación de la corriente del primario la limita para proteger la bobina de
encendido y la etapa final. Junto con una bobina de encendido de baja resistencia en el primario se logra que en la puesta en marcha haya corriente alta con baja tensión de la batería. De este modo se puede evitar colocar resistencias adicionales delante de la bobina y el puenteo para el arranque.
La desconexión de la corriente en reposo, interrumpe la corriente del primario al
detenerse el motor con el encendido conectado, de forma que la tensión del secundario no produzca chispas en la bujía.
Bobinas para el encendido transistorizado
Las bobinas para el encendido electrónico más simple, pero todavía empleado, y en comparación con las convencionales se diferencian en la potencia, por cuanto al conectarse el transistor final se produce una mayor caída de tensión que en el caso convencional, cuando se cierra el ruptor (platinos o un disparador).
Por otro lado, para los motores de seis y ocho cilindros que precisan un elevado número de chispas, hay bobinas de encendido que pueden acumular mucha más energía en un tiempo mucho más corto. La corriente de desconexión del primario es, por lo tanto, mayor que para las bobinas de encendido de los motores de cuatro
cilindros.
BOBINAS CON CIRCUITO INTEGRADO
La bobinas de alta tensión más avanzadas y utilizadas en modelos de alta gama, incorporan en su parte superior un microcircuito electrónico de encendido que hace muy compacta la instalación, ahorrando espacio y proporcionando un funcionamiento impecable a lo largo de toda la vida útil del motor. De hecho, estos encendidos no necesitan ser sometidos a ningún tipo de ajuste y lo único necesario, es cambiar las bujías con electrodos de platino cuando se superan los cien mil kilómetros de recorrido.
Sistema de encendido electrónico Bosch de última generación, del tipo computarízado "estático", con bobinas plásticas 2x2. Descripción de sus elementos: 1) bobina de encendido de doble chispa; 2) bujía; 3) interruptor de mariposa; 4) módulo de comando integrado con etapa de salida; 5) sensor de oxígeno (sonda lambda); 6) sensor de temperatura del motor; 7) sensor de RPM del motor; 8) rueda dentada (corona); 9) batería; 10) llave de encendido.
La computadora de control (arriba) y diferentes sensores del encendido
electrónico.
Sistemas de encendido
Encendido convencional
(por ruptor
)Este sistema es el mas sencillo de los sistemas de encendido por bobina, en el, se cumplen todas las funciones que se le piden a estos dispositivos. Esta compuesto por los siguientes elementos que se van a repetir parte de ellos en los siguientes sistemas de encendido mas evolucionados que estudiaremos mas adelante.
- Bobina de encendido (también llamado transformador): su función es acumular la energía
eléctrica de encendido que después se transmite en forma de impulso de alta tensión a través del distribuidor a las bujías.
- Resistencia previa: se utiliza en algunos sistemas de encendido (no siempre). Se pone en cortocircuito en el momento de arranque para aumentar la tensión de arranque.
- Ruptor (también llamado platinos): cierra y abre el circuito primario de la bobina de encendido, que acumula energía eléctrica con los contactos del ruptor cerrados que se transforma en impulso de alta tensión cada vez que se abren los contactos.
- Condensador: proporciona una interrupción exacta de la corriente primaria de la bobina y ademas minimiza el salto de chispa entre los contactos del ruptor que lo inutilizarían en poco tiempo.
- Distribuidor de encendido (también llamado delco): distribuye la alta tensión de encendido a las bujías en un orden predeterminado.
- Variador de avance centrifugo: regula automáticamente el momento de encendido en función de las revoluciones del motor.
- Variador de avance de vació: regula automáticamente el momento de encendido en función de la carga del motor.
- Bujías: contiene los electrodos que es donde salta la chispa cuando recibe la alta tensión, ademas la bujía sirve para hermetizar la cámara de combustión con e l exterior.
FUNCIONAMIENTO:
Una vez que giramos la llave de contacto a posición de contacto el circuito primario es alimentado por la tensión de batería, el circuito primario esta formado por el arrollamiento primario de la bobina de encendido y los contactos del ruptor que cierran el circuito a masa. Con los contactos del ruptor cerrados la corriente eléctrica fluye a masa a través del arrollamiento primario de la bobina. De esta
forma se crea en la bobina un campo magnético en el que se acumula la energía de encendido. Cuando se abren los contactos del ruptor la corriente de carga se deriva hacia el condensador que esta conectado en paralelo con los contactos del ruptor. El condensador se cargara absorbiendo una parte de la corriente eléctrica hasta que los contactos del ruptor estén lo suficientemente separados evitando que salte un arco eléctrico que haría perder parte de la tensión que se acumulaba en el arrollamiento primario de la bobina. Es gracias a este modo de funcionar,
perfeccionado por el montaje del condensador, que la tensión generada en el circuito primario de un sistema de encendido puede alcanzar momentáneamente algunos centenares de voltios.
Debido a que la relación entre el numero de espiras del bobinado primario y secundario es de 100/1 aproximadamente se obtienen tensiones entre los electrodos de las bujías entre 10 y 15000 Voltios.
Una vez que tenemos la alta tensión en el secundario de la bobina esta es enviada al distribuidor a través del cable de alta tensión que une la bobina y el distribuidor. Una vez que tenemos la alta tensión en el distribuidor pasa al rotor que gira en su interior y que distribuye la alta tensión a cada una de las bujías.
En la figura inferior se han representado las variaciones de corriente y tensión (primaria y
secundaria de sus circuitos correspondientes) en función d el tiempo. En la curva correspondiente a la corriente primaria, pueden verse las oscilaciones y los cambios de sentido de esta en el
momento de abrirse los contactos del ruptor. Las mismas oscilaciones se producen en la tensión primaria. En la curva correspondiente a la tensión secundaria, pueden observarse el máximo valor alcanzado por la tensión de encendido y la subida brusca de la misma (aguja de tensión), para descender también bruscamente al valor de inflamación, en un cortisimo espacio de tiempo. La tensión de inflamación es ondulada, debido a las variaciones de flujo en el primario. La duración de la chispa supone un corte espacio de tiempo en que los contactos del ruptor permanecen abiertos.
EL DISTRIBUIDOR
Es el elemento mas complejo y que mas funciones cumple dentro de un sistema de encendido. El distribuidor reparte el impulso de alta tensión de encendido entre las diferentes bujías, siguiendo un orden determinado (orden de encendido) y en el instante preciso.
Funciones:
• Abrir y cerrar a través del ruptor el circuito que alimenta el arrollaminto primario de la
bobina.
• Distribuir la alta tensión que se genera en el arrollamiento secundario de la bobina a cada
una de las bujías a través del rotor y la tapa del distribuidor.
• Avanzar o retrasar el punto de encendido en función del nº de revoluciones y de la carga
del motor, esto se consigue con el sistema de avance centrifugo y el sistema de avance por vacío respectivamente.
El movimiento de rotación del eje del distribuidor le es transmitido a través del árbol de levas del motor. El distribuidor lleva un acoplamiento al árbol de levas que impide en el mayor de los casos el erróneo posicionamiento.
El distribuidor tiene en su parte superior una tapa de material aislante en la que están labrados un borne central y tantos laterales como cilindros tenga el motor. Sobre el eje que mueve la leva del ruptor se monta el rotor o dedo distribuidor, fabricado en material aislante similar al de la tapa. En la parte superior del rotor se dispone una lamina metálica contra la que se aplica el carboncillo empujado por un muelle, ambos alojados en la cara interna del borne central de la tapa. La
el rotor como la tapa del distribuidor, solo admiten una posición de montaje, para que exista en todo momento un perfecto sincronismo entre la posición en su giro del rotor y la leva.
Con excepción del ruptor de encendido, todas las piezas del distribuidor están prácticamente exentas de mantenimiento.
Tanto la superficie interna como externa de la tapa del distribuidor esta impregnada de un barniz especial que condensa la humedad evitando las derivaciones de corriente eléctrica así como repele el polvo para evitar la adherencia de suciedad que puede también provocar derivaciones de
La interconexión eléctrica entre la tapa del distribuidor y la bobina, así como la salida para las diferentes bujías, se realiza por medio de cables especiales de alta tensión, formados en general por un hilo de tela de rayon impregnada en carbón, rodeada de un aislante de plástico de un grosor considerable. La resistencia de estos cables e s la adecuada para suprimir los parasitos que efectan a los equipos de radio instalados en los vehículos.
SISTEMAS DE ENCENDIDO CON DOBLE RUPTOR Y DOBLE ENCENDIDO
Teniendo en cuenta que a medida que aumenta el numero de cilindros en un motor (4,6,8 ... cilindros) el ángulo disponible de encendido se hace menor (ángulo = 360/nº cilindros) por lo tanto, y sobre todo a altas revoluciones del motor puede ser que el sistema de encendido no genere tensión suficiente para hacer saltar la chispa en las bujías. Para minimizar este inconveniente se recurre a fabricar distribuidores con doble ruptor como el representado en la figura, que como puede observarse se trata de un distribuidor para un motor de 6 cilindros. Al llevar dos juegos de contactos que se abren alternativamente, el tiempo de que disponen para realizar la apertura es doble, por cuya razón la leva es de solo tres lóbulos o excentricidades. Ademas estos distribuidores deben tener en su cabeza dos " rotores" (en vez de uno como hemos visto hasta ahora) quedistribuyan la alta tensión generada por sendas bobinas de encendido. Circuito con doble ruptor
En los motores de 6, 8 y 12 cilindros, con el fin de obtener un mayor ángulo de cierre del ruptor o lo que es lo mismo para que la bobina tenga tiempo suficiente para crear campo magnético, se
disponen en el distribuidor dos ruptores accionados independientemente (figura inferior) cada uno de ellos por una leva (2) y (3) con la mitad de lobulos y dos bobinas de encendido (4) y (5)
formando circuitos separados; de este modo cada ruptor dispone de un tiempo doble para abrir y cerrar los contactos. Los ruptores van montados con su apertura y cierre sincronizados en el distribuidor, el cual lleva un doble contacto móvil (6) Y (7), tomando corriente de cada una de las salidas de alta de las bobinas, alimentando cada una de ellas a la mitad de los cilindros en forma alternativa
CIRCUITO DE DOBLE ENCENDIDO (TWIN SPARK)
Otra disposición adoptada en circuitos de encendido con doble ruptor es el aplicado a vehículos de altas prestaciones, en los que en cada cilindro se montan dos bujías con salto de chispa
simultánea. En este circuito los ruptores situados en el distribuidor abren y cierran sus contactos a la vez, estando perfectamente sincronizados en sus tiempos de apertura con una leva de tantos lóbulos como cilindros tiene el motor. Cada uno de los circuitos se alimenta de una bobina independiente, con un impulso de chispa idéntico para cada serie de bujías.
Encendido convencional con ayuda electrónica
El sistema de encendido convencional tiene unas limitaciones que vienen provocadas por los contactos del ruptor, que solo puede trabajar con corrientes eléctricas de hasta 5 A, en efecto si la intensidad eléctrica que circula por el primario de la bobina es de valor bajo, también resultara de bajo valor la corriente de alta tensión creada en el arrollamiento secundario y de insuficiente la potencia eléctrica para conseguir el salto en el vacío de la chispa entre los electrodos de la bujía. Se necesitan por lo tanto valores elevados de intensidad en el arrollamiento primario de la bobina para obtener buenos resultados en el arrollamiento secundario. Como vemos lo dicho esta en contradicción con las posibilidades verdaderas del ruptor y sus contactos ya que cada vez que el ruptor abre sus contactos salta u n arco eléctrico que contribuye a quemarlos, transfiriendo metal de un contacto a otro. En la figura se ve la disgregación de los p untos de contacto del raptor; los iones positivos son extraídos del contacto móvil (positivo) creando huecos y depositando el material al
contacto fijo (negativo) formando protuberancias.
Con la evolución de la electrónica y sus componentes este problema se soluciono. La utilización del transistor como interruptor, permite manejar corrientes eléctricas mucho mas elevadas que las admitidas por el ruptor, pudiendose utilizar bobinas para corrientes eléctricas en su arrollamiento primario de mas de 10 A.
Un transistor de potencia puede tener controlada su corriente de base por el ruptor de modo que la corriente principal que circula hacia la bobina no pase por los contactos de ruptor sino por el
transistor (T) como se ve e n el esquema inferior. La corriente eléctrica procedente de la batería entra la unidad de control o centralita de encendido, en ella pasa a través del transistor cuya base se polariza negativamente cuando los contactos (R) se cierran guiados por la leva. En este caso el distribuidor es el mismo que el utilizado en el encendido convencional, pero la corriente que circula por los contactos de ruptor ahora es insignificante. Con la suma del diodo zenner (DZ) y el juego de resistencias (R1, R2 y R3) puede controlarse perfectamente la corriente de base y proceder a la protección del transistor (T).
Cuando los contactos del ruptor (R) se abren, guiados por el movimiento de la leva, la polarización negativa de la base del transistor desaparece y entonces el transistor queda bloqueado cortando la corriente eléctrica que pasa por la bobina. El corte de corriente en el arrollamiento primario de la bobina es mucho mas rápido que en los encendido convencionales de modo que la inducción se produce en unas condiciones muy superiores de efectividad.
Los sistemas de encendido con ayuda electrónica, tienen unas ventajas importantes con respecto a los encendidos convencionales:
- Los ruptores utilizados en la actualidad, pese a la calidad de sus materiales (los contactos son de tungsteno), solamente soportan corrientes de hasta 5 A, sino se quiere acortar su vida útil
rápidamente, mientras que los transistores son capaces de trabajar con corrientes de hasta 15 A, sin problemas de funcionamiento en toda su vida útil, por lo que los periodos de mantenimiento en estos sistemas de encendido se alarga considerablemente.
- Debido a que los transistores pueden trabajar con corrientes elevadas, se utiliza bobinas de encendido con arrollaminto primario de pocas espiras (bobinas de baja impedancia). Con la reducción del numero de espiras y el consiguiente descenso de la autoinducción se consigue alcanzar el valor máximo de la corriente primaria en un tiempo sensiblemente menor, cuando se cierran los contactos del ruptor, pues la oposición que presenta la bobina (autoinducción) a
establecerse la corriente primaria, es notablemente menor. La formación del campo magnético es mucho más rápida, almacenandose la máxima energía en un corto espacio de tiempo, lo que en regímenes elevados no es posible obtener en los sistemas de encendido convencionales, debido al poco tiempo que los contactos del ruptor permanecen cerrados.
- En el encendido con ayuda electrónica, el ruptor (platinos) solamente se ocupa de conmutar la corriente de base del transistor (300 a 500 mA), con lo que el " chispeo" clásico que se produce en los encendidos convencionales no tiene lugar aquí y no es preciso utilizar el condensador, cuya función de corte rápido de la corriente primaria ya no es necesaria, por que esta función la desempeña el transistor.
El transistor y los componentes que le rodean (diodos, resistencias, etc.) se encierran en una caja de aluminio provista de aletas de refrigeración, evacuandose así el calor al que son muy sensibles los transistores. Por esta razón la situación de esta caja debe ser lo mas alejada posible del motor en el montaje sobre el vehículo.
El encendido con ayuda electrónica (figura de la derecha) esta generalmente reservado a la instalación en el sector de recambios o "after market" a nivel de los profesionales, aunque los particulares pueden realizar ellos mismos la transformación, montando la centralita, una bobina adecuada (baja impedancia) con resistencias adicionales, suprimir el condensador, siendo recomendable poner nuevo el ruptor, las bujías, cables de alta tensión.
Si quieres hacer la transformación de un encendido convencional a uno con ayuda electrónica (transistorizado), visita esta web
En la figura de la inferior puede verse otra tipo de encendido con ayuda electrónica. El transistor T1 tiene un circuito emisor-base gobernado por los contactos del ruptor, que estando cerrados le hacen conducir y de esta forma se establece el circuito base-emisor del transistor T2, lo cual permite que circule la corriente por el arrollamiento primario de la bobina a través del colector-emisor del T2. Cuando los contactos de ruptor se abren queda interrumpido el circuito colector-emisor-base de T1, bloqueandose este transistor, lo que impide al mismo tiempo la conducción de T2 cuyo circuito base-emisor esta ahora interrumpido. El conjunto electrónico formado dispone de otros
componentes (resistencias, diodos y condensadores), algunos de los cuales no se han
representado en la figura, cuya misión es la de proteger a los transistores contra sobrecargas. Como a los transistores empleados para la conmutación en los sistemas de encendido, se les exige una alta potencia y gran resistencia a tensiones e léctricas. Actualmente suele emplearse para esta función un transistor de tipo doble de Darlington.
Como se ve en el esquema superior el suministro de tensión al primario de la bobina se lleva a cabo a través de un par de resistencias adicionales (3), normalmente conectadas en serie. Al efectuar el arranque se puentea la resistencia izquierda a través del terminal (4), al motor de arranque. Con ello se dispone de un mayor suministro de energía a través de la resistencia
adicional derecha, en la bobina de encendido. Esta compensa la desventaja derivada del proceso de arranque y de la caída de tensión en la batería (por el gran consumo de corriente eléctrica que necesita el motor de arranque). Las resistencias previas sirven para limitar la corriente primaria en bobinas de encendido de baja resistencia y rápida carga. Con ello evitan, especialmente a bajas revoluciones, una sobrecarga en al bobina de encendido y protegen el contacto del ruptor de encendido.
Las resistencias adicionales y una bobina de encendido de carga rápida permiten conseguir la optimización del encendido en todo e l margen de revoluciones del motor.
SISTEMAS DE ENCENDIDO COMPARACIÓN DE LOS SISTEMAS DE ENCENDIDO.
ENCENDIDO CONVENCIONAL
Ofrece un buen funcionamiento para exigencias normales (capaz de generar hasta 20.000 chispas por minuto, es decir puede satisfacer las exigencias de un motor de 4 cilindros hasta 10.000 r.p.m. Para motores de 6 y 8 cilindros ya daría mas problemas). La ejecución técnica del ruptor, sometido a grandes cargas por la corriente eléctrica que pasa por el primario de la bobina, constituye un compromiso entre el comportamiento de conmutación a baja velocidad de rotación y el rebote de los contactos a alta velocidad. Derivaciones debidas a la condensación de agua, suciedad, residuos de combustión, etc. disminuyen la tensión d isponible en medida muy considerable.
ENCENDIDO CON AYUDA ELECTRÓNICA
Existe una mayor tensión disponible en las bujías, especialmente en los altos regímenes del motor. Utilizando un ruptor de reducido rebote de contactos, puede conseguirse que este sistema trabaje sin perturbaciones hasta 24.000 chispas por minuto. El ruptor no esta sometido a grandes cargas de corriente eléctrica por lo que su duración es mucho mayor lo que disminuye el mantenimiento y las averías de este tipo de encendido. Se suprime el condensador.
ENCENDIDO ELECTRÓNICO SIN CONTACTOS
Estos modelos satisfacen exigencias aun mayores. El ruptor se sustituye por un generador de impulsos ("inductivo" o de "efecto Hall") que están exentos de mantenimiento. El numero de chispas es de 30.000. Como consecuencia de la menor impedancia de las bobinas utilizadas, la subida de la alta tensión es mas rápida y, en consecuencia, la tensión de encendido es menos sensibles a las derivaciones eléctricas.
ENCENDIDO ELECTRÓNICO INTEGRAL
Al quedar suprimidos los dispositivos mecánicos de los sistemas de corrección de avance del encendido por la aplicación de componentes electrónicos, se obtiene mayor precisión en las curvas de avance, que pueden adaptarse cualquiera que sea su ley, cumpliendo perfectamente con la normativa de anticontaminación. El mantenimiento de estos sistemas de encendido es
prácticamente nulo.
ENCENDIDO ELECTRÓNICO PARA INYECCIÓN DE GASOLINA
En los actuales sistemas de inyección electrónica de gasolina se combinan con un encendido electrónico integral aprovechando muchos de los sensores que les son comunes y la propia unidad de control (UCE) para gobernar ambos sistemas. Dentro de estos sistemas de encendido podemos encontrar los que siguen usando el distribuidor y los que lo suprimen por completo (encendido electrónico estático DIS).
ENCENDIDO POR DESCARGA DE CONDENSADOR
Este sistema que se aplica a motores que funcionan a un alto nº de revoluciones por su elevada tensión en las bujías. La subida rápida en extremo de la tensión de encendido hace a la instalación insensible a derivaciones eléctricas. Sin embargo la chispa de encendido es de muy corta duración. El fabricante
BOSCH
hace una clasificación particular de sus sistemas de encendido.Función
Sistemas de encendido
SZ
Encendido porTZ
EncendidoEZ
EncendidoVZ
Encendidobobina transistorizado electrónico totalmente electrónico Iniciación del
encendido
mecánico
(ruptor) electrónica electrónica electrónica Determinación del
angulo de encendido según el régimen y estado de carga del motor
mecánico mecánico electrónica electrónica
Generación de alta tensión
(bobina)
inductiva inductiva inductiva inductiva
Distribución y transmisión de la chispa de encendido al cilindro correcto
(distribuidor)
mecánico mecánico mecánico electrónica
Etapa de encendido
(centralita) mecánico electrónica electrónica electrónica
EL CIRCUITO DE ENCENDIDO ¿QUE ES?.
El circuito de encendido utilizado en los motores de gasolina, es el encargado de hacer saltar una chispa eléctrica en el interior de los cilindros, para provocar la combustión de la mezcla aire-gasolina en el momento oportuno. La encargada de generar una alta tensión para provocar la chispa eléctrica es "la bobina". La bobina es un transformador que convierte la tensión de batería 12 V. en una alta tensión del orden de 12.000 a 15.000. Una vez generada esta alta tensión necesitamos un elemento que la distribuya a cada uno de los cilindros en el momento oportuno, teniendo en cuenta que los motores policilindricos trabajan en un ciclo de funcionamiento con un orden de explosiones determinado para cada cilindro (ejemplo: motor de 4 cilindros orden de encendido: 1-3-4-2). El elemento que se e ncarga de distribuir la alta tensión es el "distribuidor o delco". La alta tensión para provocar la chispa eléctrica en el interior de cada uno de los cilindros necesita de un elemento que es "la bujía", hay tantas bujías como numero de cilindros tiene el motor.
En el esquema inferior vemos un
"encendido convencional"
o también llamado"encendido por
ruptor".
Elementos básicos que componen el circuito de encendido Esquema eléctrico del circuito de encendido
La bobina
De la bobina poco hay que decir ya que es un elemento que da pocos problemas y en caso de que falle se cambia por otra (no tiene reparación). La bobina de encendido no es mas que un
transformador electrico que transforma la tensión de bateria en un impulso de alta tensión que hace saltar la chispa entre los electrodos de la bujía.
La bobina esta compuesta por un núcleo de hierro en forma de barra, constituido por laminas de chapa magnética, sobre el cual esta enrrollado el bobinado secundario, formado por gran cantidad de espiras de hilo fino de cobre (entre 15.000 y 30.000) debidamente aisladas entre sí y el núcleo. Encima de este arrollamiento va enrrollado el bobinado primario, formado por algunos centenares de espiras de hilo grueso, aisladas entre sí y del secundario. La relación entre el numero de e spiras de ambos arrollamiento (primario y secundario) esta comprendida entre 60 y 150.
El conjunto formado por ambos bobinados y el núcleo, se rodea por chapa magnética y masa de relleno, de manera que se mantengan perfectamente sujetas en el interior del recipiente metálico o carcasa de la bobina. Generalmente estan sumergidos en un baño de aceite de alta rigidez dielectrica, que sirve de aislante y refrigerante. Aunque en lo esencial todas las bobinas son iguales, existen algunas cuyas características son especiales. Una de estas es la que dispone de dos bobinados primarios. Uno de los bobinados se utiliza únicamente durante el arranque (bobinado primario auxiliar), una vez puesto en marcha el motor este bobinado se desconecta. Este sistema se utiliza para compensar la caida de tensión que se produce durante la puesta en marcha del motor cuando se esta accionando el motor de arranque, que como se sabe, este dispositivo consume mucha corriente. El arrollamiento primario auxiliar se utiliza unicamente en el momento del arranque, mediante el interruptor (I) (llave de contacto C) que lo pone en circuito, con esto se aumente el campo magnético creado y por lo tanto la tensión en el bobinado secundario de la bobina aumenta. Una vez puesto en marcha el motor en el momento que se deja de accionar la llave de arranque, el interruptor (I) se abre y desconecta el el bobinado primario auxiliar, quedando en funcionamiento exclusivamente el bobinado primario
Para paliar los efectos de caida de tensión en el momento del arranque del motor, algunas bobinas disponen de una resistencia (R) a la entrada del arrollamiento primario de la bobina conectada en serie con el, que es puesta fuera de servicio en el momento del arranque y puesta en servicio cuando el motor ya esta funcionando.
El distribuidor
El distribuidor también llamado delco a evolucionado a la vez que lo hacían los sistemas de encendido llegando a desaparecer actualmente en los últimos sistemas de encendido. En los sistemas de encendido por ruptor, es el elemento mas complejo y que mas funciones cumple, por que ademas de distribuir la alta tensión como su propio nombre indica, controla el corte de
corriente del primario de la bobina por medio del ruptor generandose así la alta tensión. También cumple la misión de adelantar o retrasar el punto de encendido en los cilindros por medio de un "regulador centrifugo" que actúa en función del nº de revoluciones del motor y un "regulador de vació" que actúa combinado con el regulador centrifugo según sea la carga del motor (según este mas o menos pisado el pedal del acelerador).
Mueve el ratón por los elementos que forman el distribuidor y entra para ver una explicación de su funcionamiento.
El distribuidor o delco
es accionado por el árbol de levas girando el mismo numero de vueltas que este y la mitad que el cigüeñal. La forma de accionamiento del distribuidor no siempre es el mismo, en unos el accionamiento es por medio de una transmisión piñon-piñon, quedando el distribuidor en posición vertical con respecto al árbol de levas (figura derecha). En otros el distribuidor es accionado directamente por el árbol de levas sin ningún tipo de transmisión, quedando el distribuidor en posición horizontal (figura de abajo).ENCENDIDO CON AYUDA ELECTRÓNICA
El encendido covencional por ruptor se beneficia de la aplicación de la electrónica en el mundo del automóvil, salvando así los inconvenientes del encendido por ruptor que son: la aparición de fallos de encendido a altas revoluciones del motor así como el desgaste prematuro de los contactos del ruptor, lo que obliga a pasar el vehículo por el taller cada pocos km. A este tipo de encendido se le llama:
"encendido con ayuda electrónica"
(figura derecha), el ruptor ya no es el encargado de cortar la corriente eléctrica de la bobina, de ello se encarga un transistor (T). El ruptor solo tiene funciones de mando por lo que ya no obliga a pasar el vehículo por el taller tan frecuentemente, se elimina el condensador, ya no es necesario y los fallos a altas revoluciones mejora hasta cierto punto ya que llega un momento en que los contactos del ruptor rebotan provocando los consabidos fallos de encendido.ENCENDIDO ELECTRÓNICO SIN CONTACTOS
Una evolución importante del distribuidor o delco vino provocada por la sustitución del " ruptor", elemento mecánico, por un "generador de impulsos" que es un elemento electrónico. Con este tipo de distribuidores se consiguió un sistema de encendido denominado:
"Encendido electrónico sin
contactos"
como se ve en el esquema de la figura inferior..El distribuidor dotado con "generador de impulsos" es igual al utilizado en los sistemas de
encendido convencionales, es decir, cuenta con los elementos de variación del punto de encendido ("regulador centrifugo" y "regulador de vació") y de mas elementos constructivos. La diferencia fundamental esta en la sustitución del ruptor por un generador de impulsos y la eliminación del condensador.
EL GENERADOR DE IMPULSOS PUEDE SER DE TIPO: "INDUCTIVO", Y DE "EFECTO HALL".
El generador de impulsos de inducción:
Es uno de los mas utilizados en los sistemas de encendido. Esta instalado en la cabeza del distribuidor sustituyendo al ruptor, la señal eléctrica que genera se envía a la unidad electrónica que gestiona el corte de la corriente de el bobinado primario de la bobina para generar la alta tensión que se manda a las bujías.
El generador de impulsos esta constituido por una rueda de aspas llamada rotor, de acero
magnético, que produce durante su rotación una variación del flujo magnético del imán permanente que induce de esta forma una tensión en la bobina que se hace llegar a la unidad electrónica. La rueda tiene tantas aspas como cilindros tiene el motor y a medida que se acerca cada una de ellas a la bobina de inducción, la tensión va subiendo cada vez con mas rapidez hasta alcanzar su valor máximo cuando la bobina y el aspa estén frente a frente (+V). Al alejarse el aspa siguiendo el giro, la tensión cambia muy rápidamente y alcanza su valor negativo máximo (-V) . En este cambio de tensión se produce el encendido y el impulso así originado en el distribuidor se hace llegar a la unidad electrónica. Cuando las aspas de la rueda no están enfrentadas a la bobina de inducción no se produce el encendido.
EL GENERADOR DE IMPULSOS DE "EFECTO HALL"
Se basa en crear una barrera magnética para interrumpirla periódicamente, esto genera una señal eléctrica que se envía a la centralita electrónica que determina el punto de encendido.
Este generador esta constituido por una parte fija que se compone de un circuito integrado Hall y un imán permanente con piezas conductoras. La parte móvil del generador esta formada por un tambor obturador, que tiene una serie de pantallas tantas como cilindros tenga el motor. Cuando una de las pantallas del obturador se sitúa en el entrehierro de la barrera magnética, desvía el campo magnético impidiendo que pase el campo magnético al circuito integrado. Cuando la pantalla del tambor obturador abandona el entrehierro, el campo magnético es detectado otra vez por el circuito integrado. Justo en este momento tiene lugar el encendido. La anchura de las pantallas determina el tiempo de conducción de la bobina.
Esquema de un generador de impulsos de "efecto Hall" y señal eléctrica correspondiente.
Para distinguir si un distribuidor lleva un generador de impulsos "inductivo" o de "efecto Hall" solo tendremos que fijarnos en el numero de cables que salen del distribuidor a la centralita electrónica. Si lleva solo dos cables se trata de un distribuidor con generador de impulsos "inductivo", en caso de que lleve tres cables se tratara de un distribuidor con generador de impulsos de "efecto Hall". Para el buen funcionamiento del generador de impulsos hay que comprobar la distancia entre la parte fija y la parte móvil del generador, que siempre deben de mantener la distancia que nos preconiza el fabricante.
ENCENDIDO ELECTRÓNICO INTEGRAL
Una vez mas el distribuidor evoluciona a la vez que se perfecciona el sistema de encendido , e sta vez desaparecen los elementos de corrección del avance del punto de encendido ("regulador centrifugo" y "regulador de vació") y también el generador de impulsos, a los que se sustituye por componentes electrónicos. El distribuidor en este tipo de encendido se limita a distribuir, como su propio nombre indica, la alta tensión procedente de la bobina a cada una de las bujías.
El tipo de sistema de encendido al que nos referimos ahora se le denomina:
"encendido
electrónico integral"
y sus particularidades con respecto a los anteriores sistemas de encendido son el uso de:UN GENERADOR DE IMPULSOS DEL TIPO "INDUCTIVO"
,Esta constituido por una corona dentada que va acoplada al volante de inercia del motor y un captador magnético frente a ella.El captador esta formado por un imán permanente, alrededor esta enrollada una bobina donde se induce una tensión cada vez que pasa un diente de la corona dentada frente a el. Como resultado se detecta la velocidad de rotación del motor. La corona
dentada dispone de un diente, y su correspondiente hueco, más ancho que los demás, situado 90º antes de cada posición p.m.s. Cuando pasa este diente frente al captador la tensión que se induce es mayor, lo que indica a la centralita electrónica que el pistón llegara al p.m.s. 90º de giro
después.
