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Encendido convencional por ruptor: elementos y funcionamiento
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Encendido convencional (por ruptor)
Este sistema es el más sencillo de
los sistemas de encendido por bobina. Está compuesto por los siguientes
elementos:
• Bobina
de encendido : 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 además
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, además la bujía sirve para hermetizar la cámara de combustión con el
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 está 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 está conectado en paralelo con los contactos del ruptor. El
condensador se cargará 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
número 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 del 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 cortísimo
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 más complejo y que
más 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 arrollamiento 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 lámina 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
distancia entre el borde de la lámina del rotor y los contactos laterales es de
0,25 a 0,50 mm. Tanto 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 está 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 corriente.
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 rayón impregnada en carbón, rodeada de un
aislante de plástico de un grosor considerable. La resistencia de estos cables
es la adecuada para suprimir los parásitos que afectan 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 número 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. Además, estos distribuidores deben tener en su cabeza dos
"rotores" (en vez de uno como hemos visto hasta ahora) que
distribuyan 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 lóbulos 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. Estos contactos solo pueden 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 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 está en contradicción con las posibilidades
verdaderas del ruptor y sus contactos ya que cada vez que el ruptor abre sus
contactos salta un arco eléctrico que contribuye a quemarlos, transfiriendo
metal de un contacto a otro. En la figura inferior se ve la disgregación de los
puntos de contacto del ruptor; 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 solucionó. La utilización del transistor
como interruptor, permite manejar corrientes eléctricas mucho más elevadas que
las admitidas por el ruptor, pudiéndose utilizar bobinas para corrientes
eléctricas en su arrollamiento primario de más 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 en 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 más 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 alargan considerablemente.
• Debido
a que los transistores pueden trabajar con corrientes elevadas, se utiliza
bobinas de encendido con arrollamiento primario de pocas espiras (bobinas de
baja impedancia). Con la reducción del número 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, almacenándose 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, porque esta función la
desempeña el transistor.
En la figura de la inferior puede
verse otro 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 emisor-base de
T1, bloqueándose 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 eléctricas. Actualmente suele
emplearse para esta función un transistor de tipo doble de Darlington.
El encendido con ayuda electrónica
puede ser tan simple como añadir un circuito electrónico adecuado, al sistema
de encendido que ya tenemos montado en el vehículo, sin necesidad de cambiar
ningún componente, solo habría que desconectar o suprimir el condensador. En la
figura inferior tenemos un "kit" de encendido de este tipo.
También hay la opción de comprar un
"kit" (figura inferior) que trae una bobina de mayor potencia, una
centralita electrónica y unas resistencias adicionales. Este "kit"
proporciona mejores prestaciones que la solución anterior.
El encendido con ayuda electrónica
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.
Funcionamiento
En el esquema inferior se puede ver
el esquema un kit de encendido con ayuda electrónica del fabricante BOSCH. 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 la
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 el margen de revoluciones del motor.
El transistor y los componentes que
le rodean (diodos, resistencias, etc.) se encierran en una caja de aluminio
provista de aletas de refrigeración, evacuándose así el calor al que son muy
sensibles los transistores. Por esta razón la situación de esta caja debe ser
lo más alejada posible del motor en el montaje sobre el vehículo.
El encendido electrónico sin
contactos también llamado "encendido transistorizado"
Con la introducción de la
electrónica en los sistemas de encendido convencionales (con "ayuda
electrónica") solo faltaba dar un paso y sustituir el sistema mecánico que
supone el ruptor, siempre sometido a desgastes y a los inconvenientes debidos
al rebote de los contactos a altos regímenes del motor que producen fallos de encendido
en el motor. En el encendido convencional mediante bobina, el número de chispas
suministradas está limitado a unas 18000 por minuto y en el encendido con ayuda
electrónica a unas 21000. A partir de aquí sobreviene el consabido rebote de
contactos, por lo que estos tipos de encendido, sobre todo en motores de altas
prestaciones están limitados. Además, el ruptor está sometido a desgastes en su
accionamiento, como es el desgaste de la fibra sobre la que actúa la leva que
abre y cierra los contactos. El desgaste de esta pieza implica un desfase del
punto de encendido y variación del ángulo Dwell, lo que obliga a reajustar la
separación de los contactos periódicamente, con los consiguientes gastos de
mantenimiento que ello supone.
La estructura básica de un sistema
de encendido electrónico (figura de la derecha), donde se ve que la corriente
que atraviesa el primario de la bobina es controlada por un transistor (T), que
a su vez está controlado por un circuito electrónico, cuyos impulsos de mando
determinan la conducción o bloqueo del transistor. Un generador de impulsos (G)
es capaz de crear señales eléctricas en función de la velocidad de giro del
distribuidor que son enviadas al formador de impulsos, donde debidamente
conformadas sirven para la señal de mando del transistor de conmutación. El
funcionamiento de este circuito consiste en poner la base de transistor de
conmutación a masa por medio del circuito electrónico que lo acompaña, entonces
el transistor conduce, pasando la corriente del primario de la bobina por la
unión emisor-colector del mismo transistor. En el instante en el que uno de los
cilindros del motor tenga que recibir la chispa de alta tensión, el generador G
crea un impulso de tensión que es enviado al circuito electrónico, el cual lo aplica
a la base del transistor, cortando la corriente del primario de la bobina y se
genera así en el secundario de la bobina la alta tensión que hace saltar la
chispa en la bujía. Pasado este instante, la base del transistor es puesta
nuevamente a masa por lo que se repite el ciclo.
Un encendido electrónico está
compuesto básicamente por una etapa de potencia con transistor de conmutación y
un circuito electrónico formador y amplificador de impulsos alojados en la
centralita de encendido (4), al que se conecta un generador de impulsos situado
dentro del distribuidor de encendido (4). El ruptor en el distribuidor es
sustituido por un dispositivo estático (generador de impulsos), es decir sin
partes mecánicas sujetas a desgaste. El elemento sensor detecta el movimiento
del eje del distribuidor generando una señal eléctrica capaz de ser utilizada
posteriormente para comandar el transistor que pilota el primario de la bobina.
Las otras funciones del encendido quedan inmóviles conservando la bobina (2),
el distribuidor con su sistema de avance centrifugo y sus correcciones por
depresión.
En el encendido electrónico o
llamado también transistorizado ha sido utilizado mayoritariamente por los
constructores de automóviles debido a su sencillez, prestaciones y fiabilidad.
Este tipo de encendido se llama comúnmente "breakerless" utilizando
una palabra inglesa que significa sin ruptor.
Teniendo en cuenta el tipo de
captador o sensor utilizado en el distribuidor se pueden diferenciar dos tipos
de encendido electrónico:
• Encendido
electrónico con generador de impulsos de inducción. BOSCH lo denomina TZ-I
otros fabricantes lo denominan TSZ-I.
• Encendido
electrónico con generador Hall. BOSCH lo denomina TZ-H.
El generador de impulsos de
inducción
Es uno de los más utilizados en los
sistemas de encendido electrónicos. Está instalado en la cabeza del
distribuidor sustituyendo al ruptor, la señal eléctrica que genera se envía a
la unidad electrónica (centralita) que gestiona el corte de la corriente del
bobinado primario de la bobina, para generar la alta tensión que se manda a las
bujías.
El generador de impulsos está
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. El imán permanente, el arrollamiento de
inducción y el núcleo del generador de inducción componen una unidad
constructiva compacta, "el estator". 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 más 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).
El valor de la tensión (V) depende
de la velocidad de giro del motor: aproximadamente 0,5 V a bajas revoluciones y
cerca de 10 V a altas revoluciones. 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.
Principio de funcionamiento
Como hemos dicho anteriormente el
generador de impulsos se encuentra situado en el distribuidor en el mismo lugar
en el que se encontraba el ruptor. Exteriormente, solo el cable de dos hilos
que se enchufa al distribuidor revela que se trata de un generador de impulsos
inductivo. El distribuidor utilizado en este sistema de encendido como en los
utilizados en los encendido convencionales, la variación del punto de encendido
se obtiene mecánicamente, mediante un dispositivo de avance por fuerza
centrífuga y otro por depresión o vacío. Los dispositivos de avance al punto de
encendido siempre funcionan desplazando el punto de encendido en sentido de
avance. El corrector por depresión realiza una variación suplementaria del
punto de encendido. En algunos regímenes de funcionamiento del motor, por
ejemplo, al ralentí o al régimen de freno motor la combustión de la mezcla es
particularmente mala y la concentración de sustancias tóxicas en los gases de
escape es entonces más elevada que lo normal. Para mejorar esta combustión, una
corrección del encendido en el sentido de retraso será necesario en muchos
casos; esta se realiza mediante un segundo corrector de avance por depresión.
Uno de los tipos de distribuidor
utilizado en este sistema de encendido es el que está compuesto por una rueda
de aspas o disparadora (Trigger wheel) que hace de rotor y funciona como la
leva de los distribuidores para encendidos convencionales y un generador de
impulsos que hace las veces de ruptor y que detecta cada vez que pasa una de
los salientes del rotor. El generador de impulsos está fijado en el plato que
era antes porta-ruptor. En la figura se muestra el esquema de esta disposición,
donde el imán permanente (1) crea su flujo magnético en el entrehierro (2) que
afecta a la bobina (3), de tal forma, que las variaciones del entrehierro
producidas con el giro del rotor (4) cada vez que se enfrentan los salientes
del rotor, producen variaciones del flujo que afectan a la bobina, creándose en
ella impulsos de tensión, que son enviados a la centralita de encendido.
Para ver un esquema completo de un
distribuidor (Trigger wheel) pulsa en la figura de la inferior.
Como se ve en distribuidor de la
figura (inferior derecha), la estructura del generador de impulsos no tiene
mucho que ver con el estudiado anteriormente de forma teórica, aunque su principio
de funcionamiento sea el mismo. El núcleo ligeramente magnético del
arrollamiento inductivo tiene la forma de un disco, llamado "disco
polar" (3). El disco polar lleva en su parte exterior el dentado del
estator dirigido hacia arriba. Correspondientemente el dentado del rotor (9)
está dirigido hacia abajo.
La rueda generadora de impulsos,
comparable a la leva del encendido del ruptor, va montada fija en el eje hueco
("4" figura inferior), el cual rodea el eje del distribuidor
("3" figura inferior izq.). El número de dientes de la rueda del
generador y del disco polar coincide por regla general con él con el número de
cilindros del motor.
Entre los dientes fijos y móviles
hay, en oposición directa, una distancia aproximada de 0,5 mm.
La unidad de control o centralita
electrónica de encendido (también llamada "amplificador" en muchos
manuales) recibe los impulsos eléctricos que le envía el generador de impulsos
desde el distribuidor, esta centralita está dividida en tres etapas fundamentales
como son:
• modulador
de impulsos
• mando
de ángulo de cierre
• estabilizador
El modulador de impulsos transforma
la señal de tensión alterna que le llega del generador de inducción, en una
señal de onda cuadrada de longitud e intensidad adecuadas para el gobierno de
la corriente primaria y el instante de corte de la misma. Estas magnitudes
(longitud e intensidad de impulsos), son independientes de la velocidad de
rotación del motor.
El estabilizador tiene la misión de
mantener la tensión de alimentación lo más constante posible. El mando del
ángulo de cierre varia la duración de los impulsos de la señal conformada de
onda cuadrada en función de la velocidad de rotación del motor.
En la figura superior se muestra la
transformación que sufre la señal del generador de inducción una vez que entra
en la centralita y como es adecuada en las diferentes etapas de la misma para
más tarde salir y alimentar al primario de la bobina y así provocar el
encendido. La tensión alterna que se crea en el generador de impulsos es
enviada a la unidad de control (centralita) donde el modulador 2a, que es un
circuito electrónico multivibrador, la transforma en una onda cuadrada,
adecuada para el gobierno de la corriente primaria. Esta señal de onda cuadrada
pasa a continuación al circuito electrónico 2b de mando del ángulo de cierre,
que realiza una modificación de la longitud de los impulsos, adaptándolos a la
velocidad de rotación del motor para así poder gobernar el ángulo de cierre, es
decir, para poder adecuar el tiempo de conducción del primario de la bobina al
régimen de giro del motor, de manera que en cualquier condición de
funcionamiento, se alcance siempre el valor máximo de la corriente primaria y
se obtenga la saturación magnética, lo cual se logra haciendo que el instante
de comienzo del paso de corriente por el arrollamiento primario se adelante en
el tiempo a medida que aumenta el régimen de giro del motor, en lo que se
conoce como ángulo de cierre variable. Seguidamente, la señal pasa a la etapa
de excitación 2c, que amplifica los impulsos y los adapta para el gobierno
posterior por medio de un transistor Darlington en la etapa de potencia 2d, que
es la encargada de cortar o dar paso a la corriente primaria para que se
produzca la alta tensión en el secundario de la bobina.
Las unidades de control de estos
sistemas de encendido están construidas casi exclusivamente en técnica híbrida,
por lo que ofrecen gran densidad de integración con reducido peso y buena
fiabilidad.
En algunos sistemas de encendido,
la unidad de control se acopla al mismo distribuidor, fijándose a el mediante
tornillos en el exterior de la carcasa como se ve en la figura inferior, lo
cual facilita el conexionado del generador de impulsos del distribuidor con la
centralita de encendido.
En la figura superior se aprecia el
esquema eléctrico de la unidad de control, en él se ven de manera simplificada
la etapa de entrada, indicada por tres cuadrados (6a, 6b, 6c), la etapa de
amplificación (6d), y la etapa de salida (6e) constituida por un montaje
Darlington.
Generador de impulsos de efecto
Hall
El otro sistema de encendido
electrónico utilizado, es el que dispone como generador de impulsos el llamado
de "efecto Hall". El funcionamiento del 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.
En el distribuidor se dispone el
generador de efecto Hall que está compuesto por un tambor obturador (1) de
material diamagnético, solidario al eje del distribuidor de encendido, con
tantas ranuras como cilindros tenga el motor. El tambor obturador, en su giro,
se interpone entre un cristal semiconductor alimentado por corriente continua y
un electroimán. Cuando la parte metálica de pantalla (2) se sitúa entre el semiconductor
y el electroimán, el campo magnético de este último es desviado y cuando entre
ambos se sitúa la ranura del semiconductor, recibe el campo magnético del imán
y se genera el "efecto Hall".
Cuando el motor gira, el obturador
va abriendo y cerrando el campo magnético Hall generando una señal de onda
cuadrada que va directamente al módulo de encendido.
El sensor Hall esta alimentado
directamente por la unidad de control a una tensión de 7,5 V aproximadamente.
La unidad de control tiene la
misión de hacer conducir o interrumpir el paso de corriente por el transistor
de potencia o lo que es lo mismo dar paso o cortar la corriente a través del
primario de la bobina de encendido; pero además también efectúa otras funciones
sobre la señal del primario de la bobina como son:
1.- Limitación de corriente:
Debido a que este tipo de
encendidos utilizan una bobina con una resistencia del arrollamiento primario
muy bajo (valores inferiores a 1 ohmio) que permite que el tiempo de carga y
descarga de la bobina sea muy reducido: pero presentando el inconveniente de
que a bajos regímenes la corriente puede llegar hasta 15 A lo cual podría dañar
la bobina y la centralita. Para evitar esto la unidad de control incorpora un
circuito que se encarga de controlar la intensidad del primario a un máximo de
6 A.
2.- Regulación del tiempo de
cierre:
La gran variación de tiempo entre
dos chispas sucesivas a altas y bajas revoluciones hace que los tiempos de
carga sean a la vez muy dispares produciendo tiempos de saturación de la bobina
de encendido excesivos en algunos casos y energía insuficiente en otros.
Para evitar esto el modulo
incorpora un circuito de control que actúa en base a la saturación del
transistor Darlington para ajustar el tiempo de cierre el régimen del motor.
Como la regulación del ángulo de
cierre y la limitación de la corriente dependen directamente de la corriente
primaria y del tiempo, se regulan los efectos de las variaciones de tensión de
la batería y los de la temperatura u otras tolerancias de la bobina de
encendido. Esto hace que este sistema de encendido sea especialmente adecuado
para los arranques en frío. Puesto que, debido a la forma de la señal Hall
puede fluir corriente primaria estando parado el motor y conectado el
conmutador de encendido y arranque, las unidades de control están dotadas de
una conexión adicional capaz de desconectar después de algún tiempo esa
"corriente de reposo".
Las unidades de control utilizadas
en este tipo de encendido al igual que las utilizadas en encendido con generador
inductivo están construidos en técnica híbrida. Esto permite agrupar en un solo
elemento por ejemplo la bobina de encendido y la unidad de control o la unidad
de control junto con el distribuidor. Debido a la potencia de perdida que
aparece en la unidad de control y la bobina de encendido, es necesaria una
refrigeración suficiente y un buen contacto térmico con la carrocería. La
unidad de control de este sistema de encendido es similar al del generador de
impulsos de inducción. La figura inferior muestra su esquema eléctrico de
conexiones, donde se aprecia que dispone de tres etapas funcionales: la de
potencia (6c) que incluye el transistor Darlington que comanda el primario de
la bobina de encendido, la etapa moduladora y amplificadora (6b) de los impulsos
y la etapa estabilizadora (6a) de la tensión.
El generador de impulsos se conecta
en este caso con la unidad de control por medio de tres hilos conductores (como
se ve en el esquema de la figura), que permiten alimentar de corriente el
circuito Hall (bornes + y -) y transmitir las señales de mando a la unidad de
control (borne o).
En la figura inferior se presenta
un esquema de encendido electrónico por transistores. Consta de tres etapas que
vienen determinadas por los bloques de captación de impulsos, de pre
amplificación y de amplificación de potencia.
Su funcionamiento es el siguiente:
Cuando la rueda generadora de
impulsos se encuentra en posición neutra, sin alimentar la base de T1, ocurre
que el transistor de potencia (T4) está pasante ya que la corriente le llega a
través de la resistencia R1 y le proporciona polarización positiva de base, con
lo que la corriente principal lo atraviesa desde +BAT a masa dando una buena
alimentación al arrollamiento primario de la bobina de encendido. Por otra
parte, en el circuito preamplificador, la entrada de corriente por la línea
positiva +BAT alimenta la base del transistor T2 a través de las resistencias
R2 y R3. Esta polarización positiva de la base permite el paso de la corriente
desde R4 y R6 a masa. En estas condiciones el condensador C1 se carga, pero
permanece inactivo mientras no haya cambio en el flujo de la corriente
principal de T2.
Cuando se percibe una señal
procedente de la sonda del generador de impulsos que circula hacia la base del
transistor T1, polarizándolo positivamente a través de la resistencia R8, este
transistor se vuelve conductor y acapara el paso de la corriente desde R2 hasta
R5; la base de T2 se queda sin corriente y T2 se bloquea. Esta situación se
hace sensible en C1, el cual sufre una descarga positiva que alimenta la base
de T3. Ello establece el paso de la corriente desde R1 a -BAT de modo que la
base de T4 se queda ahora polarizada negativamente. Como consecuencia de ello
se bloquea T4 y la corriente que alimentaba el arrollamiento primario de la
bobina se queda sin corriente. Es el momento de la inducción y del inmediato
salto de la chispa en la bujía. Cuando el impulso de base del transistor T1
cesa, se vuelve a la situación inicial y la bobina vuelve a tener masa a través
del transistor T4. Este ciclo se reproduce constantemente durante el estado de
funcionamiento del dispositivo.
En el segundo esquema inferior
tenemos otro tipo de esquema para encendido electrónico.
Encendido electrónico integral
Una vez más 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 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 sistemas de encendido
estudiados hasta ahora son el uso de:
• Un
sensor de rpm del motor que sustituye al "regulador centrifugo" del
distribuidor.
• Un
sensor de presión que mide la presión de carga del motor y sustituye al
"regulador de vacío" del distribuidor.
Las ventajas de este sistema de
encendido son:
1. Posibilidad
de adecuar mejor la regulación del encendido a las variadas e individuales
exigencias planteadas al motor.
2. Posibilidad
de incluir parámetros de control adicionales (por ejemplo: la temperatura del
motor).
3. Buen
comportamiento del arranque, mejor marcha en ralentí y menor consumo de
combustible.
4. Recogida
de una mayor cantidad de datos de funcionamiento.
5. Viabilidad
de la regulación antidetonante.
La superioridad de este encendido
se aprecia claramente observando la cartografía de encendido donde se aprecia
los ángulos de encendido para cada una de las situaciones de funcionamiento de
un motor (arranque, aceleración, retención, ralentí y etc.). El ángulo de
encendido para un determinado punto de funcionamiento se elige teniendo en
cuenta diversos factores como el consumo de combustible, par motor, gases de
escape distancia al límite de detonación, temperatura del motor, aptitud
funcional, etc. Por todo lo expuesto hasta ahora se entiende que la cartografía
de encendido de un sistema de encendido electrónico integral es mucho más
compleja que la cartografía de encendido electrónico sin contactos que utiliza
"regulador centrifugo" y de "vacío" en el distribuidor.
Si además hubiese que representar
la influencia de la temperatura, que normalmente no es lineal, u otra función
de corrección, sería necesaria para la descripción del ángulo de encendido de
un "encendido electrónico integral" una cartografía tetra dimensional
imposible de ilustrar.
Funcionamiento
La señal entregada por el sensor de
vacío se utiliza para el encendido como señal de carga del motor. Mediante esta
señal y la de rpm del motor se establece un campo característico de ángulo de
encendido tridimensional que permite en cada punto de velocidad de giro y de
carga (plano horizontal) programar el ángulo de encendido más favorable para
los gases de escape y el consumo de combustible (en el plano vertical). En el
conjunto de la cartografía de encendido existen, según las necesidades,
aproximadamente de 1000 a 4000 ángulos de encendido individuales.
Con la mariposa de gases cerrada,
se elige la curva característica especial ralentí/empuje. Para 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 estabilización de marcha en ralentí mediante una elevación en el par
motor. En marcha por inercia (cuesta abajo) están programados ángulos de
encendido adecuados a los gases de escape y comportamiento de marcha. A plena
carga, se elige la línea de plena carga. Aquí, el mejor valor de encendido se
programa teniendo en cuenta el límite de detonación.
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 la temperatura del motor, con
independencia del campo característico del ángulo de encendido. De este modo se
puede lograr un mayor par motor en el arranque.
La regulación electrónica de
encendido puede ir integrada junto a la gestión de inyección de combustible
(como se ve en el esquema inferior) formando un mismo conjunto como ocurre en
el sistema de inyección electrónica de gasolina denominado
"Motronic". Pero también puede ir la unidad de control de encendido
de forma independiente como se ve en el sistema de inyección electrónica
denominado "LE2-jetronic".
Para saber el nº de rpm del motor y
la posición del cigüeñal se utiliza un generador de impulsos del tipo
"inductivo", que está constituido por una corona dentada que va
acoplada al volante de inercia del motor y un captador magnético frente a ella.
El captador está 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 él. 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.
Para saber la carga del motor se
utiliza un captador de depresión tiene la función de transformar el valor de
depresión que hay en el colector de admisión en una señal eléctrica que será
enviada e interpretada por la centralita electrónica. Su constitución es
parecida al utilizado en los 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
eléctrica varía en función de la posición que ocupe el núcleo con respecto a la
bobina.
La señal del captador de depresión
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 motores de inyección electrónica de gasolina es un dato conocido por lo que
la señal de carga utilizada para la preparación de la mezcla puede usarse
también para el sistema de encendido.
Además del sensor de rpm y del
captador de depresión, el encendido electrónico integral utiliza otros
parámetros de funcionamiento del motor:
• Sensor
de temperatura situado en el bloque motor para medir la temperatura de
funcionamiento del motor. Adicionalmente o en lugar de la temperatura del motor
puede captarse también la temperatura del aire de admisión a través de otro
sensor situado en el caudalimetro.
• Posición
de la mariposa, mediante un interruptor de mariposa se suministra una señal de
conexión tanto de ralentí como a plena carga del motor (acelerador pisado a
fondo).
• Tensión
de la batería es una magnitud de corrección captada por la unidad de control.
• Captador
de picado, aplicado a los sistemas de encendido más sofisticados y que
explicamos más adelante.
Unidad de control (encendido
electrónico integral EZ)
Tal como muestra el esquema de
bloques, el elemento principal de la unidad de control para encendido
electrónico es un microprocesador. Este contiene todos los datos, incluido el
campo característico (cartografía de encendido), así como los programas para la
captación de las magnitudes de entrada y el cálculo de las magnitudes de
salida. Dado que los sensores suministran señales eléctricas que no son
identificadas por el microprocesador se necesitan de 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 los sensores en señales digitales definidas. Los
sensores, por ejemplo: el de temperatura y presión suministran una señal
analógica. Esta señal es transformada en un convertidor analógico-digital y
conducida al microprocesador en forma digital.
Con el fin de que los datos del
campo característico (cartografía 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 evacuación de calor eficaz. Esto se consigue gracias a la aplicación
de la técnica 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 térmico con la carrocería.
Gracias a ello, estos aparatos suelen soportar sin problemas temperaturas
ambiente de hasta 100ºC. Los aparatos híbridos tienen además la ventaja de ser
pequeños y ligeros.
La unidad de control de encendido
además 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 diagnóstico, 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 conjunción 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 más rápida y de efectos más 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 está construido sufre una deformación provocada por la detonación de la
mezcla en el interior del cilindro del motor.
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 qué posición se encuentra cada uno
de los cilindros del motor. Hay casos que el generador de impulsos también se
suprime del distribuidor.
Encendido electrónico para
inyección de gasolina.
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
electrónica de control UCE para gobernar ambos sistemas.
Se utilizan dos tipos de encendido
electrónico: el convencional (figura de abajo izquierda) con distribuidor, en
el que la UCE determina el instante de salto de chispa en cada cilindro y el
distribuidor reparte la chispa a cada bujía en el orden de encendido adecuado,
y el encendido electrónico estático (DIS) que suprime el distribuidor. El
sistema de encendido DIS (figura de abajo derecha) usa una bobina doble con
cuatro salidas de alta tensión.
1- UCE.
2- Bobina.
3- Distribuidor o delco.
4- Bujías.
5- Amplificador.
6- Bobina doble con 4 salidas.
Amplificador: tiene la función de
amplificar la señal de mando que manda la UCE a la bobina.
El utilizar este tipo de bobinas
tiene el inconveniente de la chispa perdida. Como sabemos estas bobinas hacen
saltar chispas en dos cilindros al mismo tiempo, cuando solo es necesaria una
de ellas, la chispa perdida puede provocar explosiones en la admisión en
aquellos motores de elevado cruce de válvula.
Para evitar este problema se usa
una bobina por cada cilindro (figura inferior). todas ellas controladas por la
ECU, también tiene la ventaja este sistema de suprimir los cables de alta
tensión que conectan las bobinas con las bujías.
Para saber más sobre este sistema
visita este documento.
Encendido electrónico por descarga
de condensador
Este sistema llamado también
"encendido por tiristor" funciona de una manera distinta a todos los
sistemas de encendido tratados hasta aquí. Su funcionamiento se basa en cargar
un condensador con energía eléctrica para luego descargarlo provocando en este momento
la alta tensión que hace saltar la chispa en las bujías.
Este tipo de encendido se aplica en
aquellos vehículos que funcionan a un alto nº de revoluciones como coches de
altas prestaciones o de competición, no es adecuado para los demás vehículos ya
que tiene fallos de encendido a bajas revoluciones.
La chispa de encendido en las
bujías resulta extraordinariamente intensa. aunque su duración es muy corta, lo
que puede provocar fallos de encendido, para solucionar este inconveniente se
aumenta la separación de los electrodos de las bujías para conseguir una chispa
de mayor longitud.
El transformador utilizado en este
tipo de encendido se asemeja a la bobina del encendido convencional solo en la
forma exterior, ya que en su construcción interna varia, sobre todo la
inductancia primaria que es bastante menor.
Como se ve en el esquema inferior
el distribuidor es similar al utilizado en los demás sistemas de encendido,
contando en este caso con un generador de impulsos del tipo de
"inductivo". Dentro de la centralita electrónica tenemos una fuente
de tensión continua capaz de subir los 12V. de batería a 400V. También hay un
condensador que se cargara con la emergía que le proporciona la fuente de
tensión, para después descargarse a través de un tiristor sobre el primario del
transformador que generara la alta tensión que llega a cada una de las bujías a
través del distribuidor. Como se ve aquí el transformador de encendido no tiene
la misma misión que la bobina de los sistemas de encendido mediante bobina, pues
la energía no se acumula en el transformador, sino en el condensador.
Bujías
Para el final de este articulo
dejamos este elemento que es el encargado de hacer saltar la chispa eléctrica
entre sus electrodos, para inflamar la mezcla de aire-combustible situada
dentro de la cámara de combustión en el cilindro del motor. La parte más
importante de las bujías son los electrodos que están sometidos a todas las
influencias químicas y térmicas que se desarrollan dentro de la cámara de
combustión, incidiendo notablemente sobre la calidad de la chispa y por tanto
sobre el encendido. Para proteger los electrodos de las condiciones adversas en
las que debe trabajar y por lo tanto prolongar su duración, se emplean en su
fabricación aleaciones especiales a base de níquel, mas manganeso, silicio y
cromo con el propósito de elevar el límite de temperatura de trabajo
Grado térmico de las bujías: es la
característica más importante de las bujías y está en función de la
conductibilidad térmica del aislador y los electrodos, también depende del
diseño del aislante (largura y grosor en su parte inferior, junto a los
electrodos). En general el grado térmico de las bujías deberá ser mayor, cuanto
mayor sea la potencia por litro de cilindrada de un motor.
Según el grado térmico las bujías
se dividen en:
• Bujía
fría.
La bujía fría o de alto grado
térmico está formada en general por un aislante corto y grueso en su parte
inferior, para que la evacuación del calor se efectué más rápidamente,
utilizándose en motores de gran compresión (mayor de 7/1) y altas revoluciones.
• Bujía
caliente
La bujía caliente o de bajo grado
térmico tiene el aislador largo y puntiagudo, efectuándose la evacuación de
calor más lentamente; se utiliza en motores de baja compresión (menor de 7/1) y
pocas revoluciones.
Como se puede apreciar esta
clasificación de las bujías hoy en día y desde hace bastantes años no es
viable, dadas las circunstancias extremadamente contrapuestas de funcionamiento
del motor en circulación urbana (bajas revoluciones y muchos arranques y
paros), o en autopistas (altas revoluciones mantenidas durante largo tiempo).
Fue necesaria la ampliación de la gama de grado térmico para conseguir una
bujía que funcione correctamente en ambas condiciones, se llegó así a las
bujías "multigrado", que abarcan varios grados térmicos.
Si desenroscamos la bujía de la
culata y nos fijamos en el estado y color de los electrodos, podemos saber en
qué condiciones está trabajando el motor, por ejemplo: quema mucho aceite,
encendido adelantado etc. Visita este documento para saber interpretar las
causas.
Tipos de bujías:
• Bujías
estándar: Los electrodos sobresalen de la bujía, tienen buen contacto con la
mezcla y gran reserva al desgaste por quemadura, empleándose en vehículos de
serie. La bujía de la figura (A). tiene un fácil reglaje de sus electrodos, no
así la (B) que por su disposición dificulta el reglaje de los electrodos, pero
tiene la ventaja de facilitar el encendido con el motor a ralentí.
La bujía (C) se usa en motores de
dos tiempos, tiene fácil contacto con la mezcla, gran reserva al desgaste y
fácil arranque en ralentí, pero no permite reglaje ninguno.
• Bujías
especiales: entre ellas tenemos las de electrodos interiores (no sobresalen de
la bujía), empleadas en vehículos de competición. No presentan riesgos de
sobrecalentamiento, no tienen reserva al desgaste por quemadura ni permiten
reajuste de sus electrodos.
Otra bujía especial es la de
electrodo de masa en platino, el cual presenta varias ventajas, entre ellas su
insensibilidad a los ataques químicos procedentes de la combustión de la
mezcla, por lo que la duración en kilómetros de estas bujías es mucho mayor. La
distancia entre electrodos se puede reglar. La desventaja de estas bujías es
que son bastante caras.
Nota: para modificar la distancia
entre electrodos, hay que tener en cuenta que el reglaje se hace siempre sobre
el electrodo de masa y no sobre el electrodo central, para evitar el deterioro
de la porcelana aislante. La distancia entre los electrodos será de 0,6 a 0,65
mm. comprobándolo con una galga de espesores.
Documento gráfico sobre las
características de las bujías de la marca BOSCH.
Encendido electrónico por descarga
de condensador
Este sistema llamado también
"encendido por tiristor" funciona de una manera distinta a todos los
sistemas de encendido (encendido por bobina) tratados hasta aquí. Su
funcionamiento se basa en cargar un condensador con energía eléctrica para luego
descargarlo provocando en este momento la alta tensión que hace saltar la
chispa en las bujías.
En el encendido por bobina, el
tiempo de crecimiento de la tensión secundaria y la duración de la chispa son
relativamente largos (del orden de 0,1 milisegundo y 1 msg respectivamente), no
permitiendo su aplicación en motores de alto régimen de funcionamiento sobre
todo en aquellos en los que el número de cilindros es elevado. Para motores de
carácter deportivo donde es necesario almacenar una gran cantidad de energía eléctrica
para después descargarla en las bujías en intervalos muy cortos de tiempo por
el elevado número de revoluciones a la que funcionan estos motores, se utiliza
el encendido por descarga de condensador.
En este tipo de encendido, la
energía es almacenada en un condensador de capacidad "C", cargado a
la tensión "V". El valor de la capacidad del condensador está
limitado a 1 o 2 microfaradios debido a evidentes razones de dimensión del
condensador, intentando aumentar el nivel de energía almacenada aplicando
tensiones elevadas. En la práctica se utilizan valores de tensión alrededor de
los 400 V. Por lo tanto, es necesario disponer de un sistema que permita elevar
la tensión de la batería para obtener los valores de tensión indicados (400 V).
Cuando el alternador está cargado,
la descarga se realiza muy rápidamente a través del arrollamiento primario del
transformador de encendido, elevando la tensión del condensador al valor de la
alta tensión necesaria en el secundario, con el fin de provocar la chispa en la
bujía, como en el caso de encendido por bobinado inductivo.
En el esquema se ve como el
condensador (C) se descarga a través del tiristor (Th) comandado por el
circuito de detección de régimen, haciendo la función de interruptor. La
centralita además de llevar en su interior el condensador y el tiristor tiene
también tres bloques funcionales que describimos a continuación:
• Dispositivo
de carga (5): consiste en un transformador elevador de la baja tensión continua
de la batería en alta tensión continúa debiendo asegurar la carga del
condensador de almacenamiento de energía eléctrica. La carga de tensión se
puede realizar en un tiempo aproximado de 0,3 msg.
• Dispositivo
de mando (7): tiene la misión de pilotar la puerta del tiristor haciéndolo conductor
en un tiempo muy breve 0,05 msg.
• Conformador
de impulsos (6): es un circuito electrónico que transforma la tensión alterna
del generador de impulsos en tensión rectangular positiva.
El transformador de encendido (2):
el transformador utilizado en este tipo de encendido se asemeja a la bobina del
encendido inductivo solo en la forma exterior, ya que, en su construcción
interna varia, en su funcionamiento es un transformador de impulsos que
convierte la corriente de carga rápida del condensador, a través de su bobinado
primario en una alta tensión que aparecerá rápidamente en el bobinado
secundario. A pesar de que el transformador tiene el aspecto de una bobina
tradicional, su concepción eléctrica es bien distinta ya que su inductancia
primaria es muy inferior y por consiguiente el circuito de descarga del
condensador tendrá una impedancia global pequeña, permitiendo una rápida
elevación de la tensión.
El distribuidor (3): como se ve en
el esquema es similar al utilizado en los demás sistemas de encendido, contando
en este caso con un generador de impulsos del tipo de "inductivo".
En resumen:
Las ventajas esenciales del
encendido por descarga del condensador son las siguientes:
• Alta
tensión más elevada y constante en una gama de regímenes de funcionamiento más
amplia.
• Energía
máxima en todos los regímenes.
• Crecimiento
de la tensión extremadamente rápida.
Como desventaja decir que la
duración de las chispas son muy inferiores, del orden de 0,1 o 0,2 msg.
demasiado breves para su utilización en vehículos utilitarios. Este tipo de
encendido se aplica en aquellos vehículos que funcionan a un alto nº de
revoluciones como coches de altas prestaciones o de competición, no es adecuado
para los demás vehículos ya que tiene fallos de encendido a bajas revoluciones.
La chispa de encendido en las
bujías resulta extraordinariamente intensa. aunque su duración es muy corta, lo
que puede provocar fallos de encendido, para solucionar este inconveniente se
aumenta la separación de los electrodos de las bujías para conseguir una chispa
de mayor longitud.
La puesta a punto de este encendido
requiere una gran exactitud, así como la preparación de la mezcla, el ajuste de
la distribución y juego de válvulas.
El sistema de encendido por
descarga de condensador que hemos visto hasta ahora, equivale en su disposición
y funcionamiento al "encendido electrónico sin contactos", pero como
este último, ha evolucionado con el tiempo y ahora se aplica a sistemas de
encendido estáticos (DIS Direct Ignition System) que no utilizan distribuidor.
Un ejemplo de encendido de este
tipo es el que equipan algunos motores de la marca Saab con un sistema de
encendido por descarga capacitiva enteramente estático, con avance cartográfico
y comando por microprocesador, con posicionamiento angular y régimen motor
proporcionados por un sensor en el árbol de levas.
La parte de alta tensión está
contenida en un módulo metálico como se ve en la figura. Este módulo encaja en
la tapa de la culata, en medio de los dos árboles de levas del motor. Dentro del
módulo existe una bobina por cada bujía por lo que se eliminan los cables de
alta tensión, esta disposición elimina los parásitos generados por la alta
tensión ya que todo el conjunto está cerrado en el bloque metálico formando un
blindaje y estando conectado eléctricamente a la masa del motor.
El sistema funciona bajo el
principio de la descarga capacitiva obteniéndose tiempos de carga mucho más
cortos y también tiempos de duración de la chispa más reducidos, obteniéndose
un funcionamiento del motor menos satisfactorio a bajo y medio régimen
observándose en la composición de los gases de la postcombustión. Con el
encendido SDi la apertura de los electrodos de bujía se realiza alrededor de
1,5 mm, muy grande si lo comparamos con un encendido inductivo; de esta manera
se intenta paliar los problemas de una descarga de tensión muy corta con una
chispa más larga.
El
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- Beschreibung
- Notiz am Ohne Titel, erstellt von Ismael Ordoñez am 17/02/2016.
- Erstellt von
- Ismael Ordoñez
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