SISTEMA DE ENCENDIDO
SISTEMA DE ENCENDIDO1. Concepto de sistema de
encendido.....................Pg. 1
1A) El sistema de
encendido...................................Pg. 1
1B) Tipos de sistemas de encendido.......................Pg.
13
1C) Elementos
especiales........................................Pg. 54
2. Elementos comunes que lo componen................Pg. 63
2 A) Sistema elctrico (cableado)............................Pg.
63
2 B) Sistema de carga (alternador y dinamo)........Pg. 63
2D) Acumuladores de energa elctrica
(bateras).................................................................Pg.
82
2E) Motor de
arranque...........................................Pg. 87
3. Funcionamiento para motor Otto y motor DieselPg. 90
3A) Motores de encendido por compresin..........Pg. 90
3B) Motores de encendido por chispa....................Pg.
95
1. Concepto de sistema de encendidoA) El sistema de
encendido.
El sistema de encendido comprende aquellos elementos necesarios
para arrancar el motor de combustin. Un motor de combustin funciona
cclicamente, es decir, tiene que realizar unos ciclos para poder
aportar la energa mecnica necesaria para el objetivo al que se
destina. Por lo tanto, deben ocurrir estos ciclos. Para ello existe
el sistema de encendido que se encarga de entregar la energa que
necesita el motor de combustin para poder comenzar a realizar las
fases de admisin, compresin, combustin y escape.
Realmente, el sistema de encendido lo que hace es mover el eje
del motor de combustin durante el tiempo necesario para que este
produzca las explosiones o detonaciones regulares y con la fuerza
necesaria para que contine el ciclo por si mismo.
Adems de la energa que transfiere al motor de combustin, el
sistema de encendido tambin debe producir la chispa que produce la
explosin en los motores Otto, con las condiciones a las que est
sujeto este aspecto, pues la chispa debe producirse siempre en el
momento adecuado para que toda la energa de la explosin se
transmita correctamente al pistn y de este modo no existe desfases
en el giro del cigeal.
Por tanto en lneas generales el sistema de encendido debe poseer
la energa elctrica que realice todas estos trabajos; que consigue
mediante el alternador- rectificador, dinamo, acumulador
(batera)... adems de la utilizacin de sta energa para otras
utilidades en el automvil.
Contando con estos requisitos y sobre todo debido a los avances
en la electrnica durante los ltimos aos, se han generado diversos
tipos de sistemas de encendido. As como mltiples avances en cada
uno de los elementos que los componen.
Por esto a continuacin veremos los diferentes tipos de
encendidos y la funcin que desempean cada uno de ellos.
Comparacin 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 dara mas problemas). La ejecucin
tcnica del ruptor, sometido a grandes cargas por la corriente
elctrica que pasa por el primario de la bobina, constituye un
compromiso entre el comportamiento de conmutacin a baja velocidad
de rotacin y el rebote de los contactos a alta velocidad.
Derivaciones debidas a la condensacin de agua, suciedad, residuos
de combustin, etc. disminuyen la tensin disponible en medida muy
considerable.
Encendido con ayuda electrnica
Existe una mayor tensin disponible en las bujas, especialmente
en los altos regmenes 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 elctrica por lo que su
duracin es mucho mayor lo que disminuye el mantenimiento y las
averas de este tipo de encendido. Se suprime el
condensador.Encendido electrnico sin contactos
Estos modelos satisfacen exigencias aun mayores. El ruptor se
sustituye por un generador de impulsos ("inductivo" o de "efecto
Hall") que estn 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 tensin es ms rpida y, en
consecuencia, la tensin de encendido es menos sensible a las
derivaciones elctricas.Encendido electrnico integral
Al quedar suprimidos los dispositivos mecnicos de los sistemas
de correccin de avance del encendido por la aplicacin de
componentes electrnicos, se obtiene mayor precisin en las curvas de
avance, que pueden adaptarse cualquiera que sea su ley, cumpliendo
perfectamente con la normativa de anticontaminacin. El
mantenimiento de estos sistemas de encendido es prcticamente
nulo.Encendido electrnico para inyeccin de gasolina
En los actuales sistemas de inyeccin electrnica de gasolina se
combinan con un encendido electrnico 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 electrnico esttico
DIS). Encendido por descarga de condensador
Este sistema que se aplica a motores que funcionan a un alto n
de revoluciones por su elevada tensin en las bujas. La subida rpida
en extremo de la tensin de encendido hace a la instalacin
insensible a derivaciones elctricas. Sin embargo la chispa de
encendido es de muy corta duracin. El circuito de encendido qu
es?.
El circuito de encendido utilizado en los motores de gasolina,
es el encargado de hacer saltar una chispa elctrica en el interior
de los cilindros, para provocar la combustin de la mezcla
aire-gasolina en el momento oportuno. La encargada de generar una
alta tensin para provocar la chispa elctrica es "la bobina". La
bobina es un transformador que convierte la tensin de batera 12 V.
en una alta tensin del orden de 12.000 a 15.000. Una vez generada
esta alta tensin 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 encarga de distribuir la alta tensin es el
"distribuidor o delco". La alta tensin para provocar la chispa
elctrica en el interior de cada uno de los cilindros necesita de un
elemento que es "la buja", hay tantas bujas como numero de
cilindros tiene el motor.
En el esquema inferior vemos un "encendido convencional" o
tambin llamado "encendido por ruptor".
INCLUDEPICTURE "C:\\Mis documentos\\I.T.I. MECNICA\\3 Carrera\\2
Cuatrimestre\\Motores trmicos\\Sistema de encendido\\Sistema de
encendido\\curso_encendido_introduccin_archivos\\encendido-esquema.gif"
\* MERGEFORMATINET Elementos bsicos que componen el circuito de
encendidoEsquema elctrico 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
reparacin). La bobina de encendido no es mas que un transformador
elctrico que transforma la tensin de batera en un impulso de alta
tensin que hace saltar la chispa entre los electrodos de la buja.La
bobina esta compuesta por un ncleo de hierro en forma de barra,
constituido por laminas de chapa magntica, sobre el cual esta
enrollado el bobinado secundario, formado por gran cantidad de
espiras de hilo fino de cobre (entre 15.000 y 30.000) debidamente
aisladas entre s y el ncleo. Encima de este arrollamiento va
enrollado el bobinado primario, formado por algunos centenares de
espiras de hilo grueso, aisladas entre s y del secundario. La
relacin entre el numero de espiras de ambos arrollamiento (primario
y secundario) esta comprendida entre 60 y 150.
El conjunto formado por ambos bobinados y el ncleo, se rodea por
chapa magntica y masa de relleno, de manera que se mantengan
perfectamente sujetas en el interior del recipiente metlico o
carcasa de la bobina. Generalmente estn sumergidos en un bao de
aceite de alta rigidez dielctrica, que sirve de aislante y
refrigerante.Aunque en lo esencial todas las bobinas son iguales,
existen algunas cuyas caractersticas son especiales. Una de estas
es la que dispone de dos bobinados primarios. Uno de los bobinados
se utiliza nicamente durante el arranque (bobinado primario
auxiliar), una vez puesto en marcha el motor este bobinado se
desconecta. Este sistema se utiliza para compensar la cada de
tensin 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
mediante el interruptor (I) (llave de contacto C) que lo pone en
circuito, con esto se aumente el campo magntico creado y por lo
tanto la tensin 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 auxiliar se utiliza nicamente
en el momento del arranque,
Para paliar los efectos de cada de tensin 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 tambin llamado delco a evolucionado a la vez que
lo hacan los sistemas de encendido llegando a desaparecer
actualmente en los ltimos sistemas de encendido. En los sistemas de
encendido por ruptor, es el elemento ms complejo y que ms funciones
cumple, por que adems de distribuir la alta tensin como su propio
nombre indica, controla el corte de corriente del primario de la
bobina por medio del ruptor generndose as la alta tensin. Tambin
cumple la misin de adelantar o retrasar el punto de encendido en
los cilindros por medio de un "regulador centrifugo" que acta en
funcin del n de revoluciones del motor y un "regulador de vaci" que
acta combinado con el regulador centrifugo segn sea la carga del
motor (segn este mas o menos pisado el pedal del acelerador).
El distribuidor o delco es accionado por el rbol de levas
girando el mismo numero de vueltas que este y la mitad que el
cigeal. La forma de accionamiento del distribuidor no siempre es el
mismo, en unos el accionamiento es por medio de una transmisin
pin-pin, quedando el distribuidor en posicin vertical con respecto
al rbol de levas (figura derecha). En otros el distribuidor es
accionado directamente por el rbol de levas sin ningn tipo de
transmisin, quedando el distribuidor en posicin horizontal (figura
de abajo).
Encendido con ayuda electrnica
El encendido convencional por ruptor se beneficia de la
aplicacin de la electrnica en el mundo del automvil, salvando as
los inconvenientes del encendido por ruptor que son: la aparicin de
fallos de encendido a altas revoluciones del motor as como el
desgaste prematuro de los contactos del ruptor, lo que obliga a
pasar el vehculo por el taller cada pocos km. A este tipo de
encendido se le llama: "encendido con ayuda electrnica" (figura
derecha), el ruptor ya no es el encargado de cortar la corriente
elctrica 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 vehculo 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 electrnico sin contactos
Una evolucin importante del distribuidor o delco vino provocada
por la sustitucin del "ruptor", elemento mecnico, por un "generador
de impulsos" que es un elemento electrnico. Con este tipo de
distribuidores se consigui un sistema de encendido denominado:
"Encendido electrnico 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 variacin del punto de
encendido ("regulador centrifugo" y "regulador de vaci") y de mas
elementos constructivos. La diferencia fundamental esta en la
sustitucin del ruptor por un generador de impulsos y la eliminacin
del condensador.El generador de impulsos puede ser de tipo:
"inductivo", y de "efecto Hall".
El generador de impulsos de induccin: es uno de los ms
utilizados en los sistemas de encendido. Esta instalado en la
cabeza del distribuidor sustituyendo al ruptor, la seal elctrica
que genera se enva a la unidad electrnica que gestiona el corte de
la corriente del bobinado primario de la bobina para generar la
alta tensin que se manda a las bujas. El generador de impulsos esta
constituido por una rueda de aspas llamada rotor, de acero
magntico, que produce durante su rotacin una variacin del flujo
magntico del imn permanente que induce de esta forma una tensin en
la bobina que se hace llegar a la unidad electrnica. La rueda tiene
tantas aspas como cilindros tiene el motor y a medida que se acerca
cada una de ellas a la bobina de induccin, la tensin va subiendo
cada vez con mas rapidez hasta alcanzar su valor mximo cuando la
bobina y el aspa estn frente a frente (+V). Al alejarse el aspa
siguiendo el giro, la tensin cambia muy rpidamente y alcanza su
valor negativo mximo (-V) . En este cambio de tensin se produce el
encendido y el impulso as originado en el distribuidor se hace
llegar a la unidad electrnica. Cuando las aspas de la rueda no estn
enfrentadas a la bobina de induccin no se produce el encendido.
El generador de impulsos de "efecto Hall" se basa en crear una
barrera magntica para interrumpirla peridicamente, esto genera una
seal elctrica que se enva a la centralita electrnica que determina
el punto de encendido.
Este generador esta constituido por una parte fija que se
compone de un circuito integrado Hall y un imn permanente con
piezas conductoras. La parte mvil 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 sita en el entrehierro de la barrera magntica, desva el campo
magntico impidiendo que pase el campo magntico al circuito
integrado. Cuando la pantalla del tambor obturador abandona el
entrehierro, el campo magntico 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 conduccin de la
bobina.
Esquema de un generador de impulsos de "efecto Hall" y seal
elctrica 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 electrnica. 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 mvil del generador, que siempre deben de
mantener la distancia que nos preconiza el fabricante.
Encendido electrnico integral
Una vez mas el distribuidor evoluciona a la vez que se
perfecciona el sistema de encendido , esta vez desaparecen los
elementos de correccin del avance del punto de encendido
("regulador centrifugo" y "regulador de vaci") y tambin el
generador de impulsos, a los que se sustituye por componentes
electrnicos. El distribuidor en este tipo de encendido se limita a
distribuir, como su propio nombre indica, la alta tensin procedente
de la bobina a cada una de las bujas.
El tipo de sistema de encendido al que nos referimos ahora se le
denomina: "encendido electrnico 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 magntico frente a ella.
El captador esta formado por un imn permanente, alrededor esta
enrollada una bobina donde se induce una tensin cada vez que pasa
un diente de la corona dentada frente al. Como resultado se detecta
la velocidad de rotacin del motor. La corona dentada dispone de un
diente, y su correspondiente hueco, ms ancho que los dems, situado
90 antes de cada posicin p.m.s. Cuando pasa este diente frente al
captador la tensin que se induce es mayor, lo que indica a la
centralita electrnica que el pistn llegara al p.m.s. 90 de giro
despus.
Un captador de depresin
Tiene la funcin de transformar el valor de depresin que hay en
el colector de admisin en una seal elctrica que ser enviada e
interpretada por la centralita electrnica. Su constitucin es
parecido al utilizado en los distribuidores ("regulador de vaci"),
se diferencia en que su forma de trabajar ahora se limita a mover
un ncleo que se desplaza por el interior de la bobina de un
oscilador, cuya frecuencia elctrica varia en funcin de la posicin
que ocupe el ncleo con respecto a la bobina.
La centralita electrnica
La centralita del "encendido electrnico integral" recibe seales
del captador o generador de impulsos para saber el numero de r.p.m.
del motor y la posicin que ocupa con respecto al p.m.s, tambin
recibe seales del captador de depresin para saber la carga del
motor. Adems de recibir estas seales tiene en cuenta la temperatura
del motor mediante un captador que mide la temperatura del
refrigerante (agua del motor) y un captador que mide la temperatura
del aire de admisin. Con todos estos datos la centralita calcula el
avance al punto de encendido.
En estos sistemas de encendido en algunos motores se incluye un
captador de picado que se instala cerca de las cmaras de combustin,
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 detonacin a destiempo denominada "picado" (ruido del
cojinete de biela). Para corregir este fenmeno es necesario reducir
las prestaciones del motor adoptando una curva de avance inferiorEl
captador de picado viene a ser un micrfono que genera una pequea
tensin cuando el material piezoelctrico del que esta construido
sufre una deformacin provocada por la detonacin de la mezcla en el
interior del cilindro del motor.
a.- nivel de presin dentro del cilindro
b.- seal que recibe la ECU
c.- seal generada por el sensor de picadoB) Tipos de sistema de
encendido.
Encendido convencional (por ruptor)Este sistema es el ms
sencillo de los sistemas de encendido por bobina, en l, 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 (tambin llamado transformador): su funcin es
acumular la energa elctrica de encendido que despus se transmite en
forma de impulso de alta tensin a travs del distribuidor a las
bujas.
Resistencia previa: se utiliza en algunos sistemas de encendido
(no siempre). Se pone en cortocircuito en el momento de arranque
para aumentar la tensin de arranque.
Ruptor (tambin llamado platinos): cierra y abre el circuito
primario de la bobina de encendido, que acumula energa elctrica con
los contactos del ruptor cerrados que se transforma en impulso de
alta tensin cada vez que se abren los contactos.
Condensador: proporciona una interrupcin exacta de la corriente
primaria de la bobina y adems minimiza el salto de chispa entre los
contactos del ruptor que lo inutilizaran en poco tiempo.
Distribuidor de encendido (tambin llamado delco): distribuye la
alta tensin de encendido a las bujas en un orden
predeterminado.
Variador de avance centrifugo: regula automticamente el momento
de encendido en funcin de las revoluciones del motor.
Variador de avance de vaci: regula automticamente el momento de
encendido en funcin de la carga del motor.
Bujas: contiene los electrodos que es donde salta la chispa
cuando recibe la alta tensin, adems la buja sirve para hermetizar
la cmara de combustin con el exterior.
Funcionamiento:Una vez que giramos la llave de contacto a
posicin de contacto el circuito primario es alimentado por la
tensin de batera, 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 elctrica fluye a masa a travs del
arrollamiento primario de la bobina. De esta forma se crea en la
bobina un campo magntico en el que se acumula la energa 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 elctrica hasta que los contactos del
ruptor estn lo suficientemente separados evitando que salte un arco
elctrico que hara perder parte de la tensin 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
tensin generada en el circuito primario de un sistema de encendido
puede alcanzar momentneamente algunos centenares de voltios.
Debido a que la relacin entre el numero de espiras del bobinado
primario y secundario es de 100/1 aproximadamente se obtienen
tensiones entre los electrodos de las bujas entre 10 y 15000
Voltios.
Una vez que tenemos la alta tensin en el secundario de la bobina
esta es enviada al distribuidor a travs del cable de alta tensin
que une la bobina y el distribuidor. Una vez que tenemos la alta
tensin en el distribuidor pasa al rotor que gira en su interior y
que distribuye la alta tensin a cada una de las bujas.
En la figura inferior se han representado las variaciones de
corriente y tensin (primaria y secundaria de sus circuitos
correspondientes) en funcin 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 tensin
primaria. En la curva correspondiente a la tensin secundaria,
pueden observarse el mximo valor alcanzado por la tensin de
encendido y la subida brusca de la misma (aguja de tensin), para
descender tambin bruscamente al valor de inflamacin, en un
cortisimo espacio de tiempo. La tensin de inflamacin es ondulada,
debido a las variaciones de flujo en el primario. La duracin de la
chispa supone un corte espacio de tiempo en que los contactos del
ruptor permanecen abiertos
El distribuidor
Es el elemento ms complejo y que ms funciones cumple dentro de
un sistema de encendido. El distribuidor reparte el impulso de alta
tensin de encendido entre las diferentes bujas, siguiendo un orden
determinado (orden de encendido) y en el instante preciso.
Funciones:- Abrir y cerrar a travs del ruptor el circuito que
alimenta el arrollamiento primario de la bobina.- Distribuir la
alta tensin que se genera en el arrollamiento secundario de la
bobina a cada una de las bujas a travs del rotor y la tapa del
distribuidor.- Avanzar o retrasar el punto de encendido en funcin
del n de revoluciones y de la carga del motor, esto se consigue con
el sistema de avance centrifugo y el sistema de avance por vaco
respectivamente.
El movimiento de rotacin del eje del distribuidor le es
transmitido a travs del rbol de levas del motor. El distribuidor
lleva un acoplamiento al rbol de levas que impide en el mayor de
los casos el errneo posicionamiento.
El distribuidor tiene en su parte superior una tapa de material
aislante en la que estn 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 metlica 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 lamina 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
posicin de montaje, para que exista en todo momento un perfecto
sincronismo entre la posicin en su giro del rotor y la leva.Con
excepcin del ruptor de encendido, todas las piezas del distribuidor
estn prcticamente 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 elctrica as como
repele el polvo para evitar la adherencia de suciedad que puede
tambin provocar derivaciones de corriente.
La interconexin elctrica entre la tapa del distribuidor y la
bobina, as como la salida para las diferentes bujas, se realiza por
medio de cables especiales de alta tensin, formados en general por
un hilo de tela de rayon impregnada en carbn, rodeada de un
aislante de plstico de un grosor considerable. La resistencia de
estos cables es la adecuada para suprimir los parsitos que afectan
a los equipos de radio instalados en los vehculos.
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 ngulo disponible
de encendido se hace menor (ngulo = 360/n cilindros) por lo tanto,
y sobre todo a altas revoluciones del motor puede ser que el
sistema de encendido no genere tensin suficiente para hacer saltar
la chispa en las bujas. 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 razn la leva es de
solo tres lbulos o excentricidades. Adems estos distribuidores
deben tener en su cabeza dos "rotores" (en vez de uno como hemos
visto hasta ahora) que distribuyan la alta tensin 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 ngulo de cierre del ruptor o lo que es lo mismo para que la
bobina tenga tiempo suficiente para crear campo magntico, 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 lbulos 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 mvil (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 disposicin adoptada en circuitos de encendido con doble
ruptor es el aplicado a vehculos de altas prestaciones, en los que
en cada cilindro se montan dos bujas con salto de chispa simultnea.
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 lbulos como
cilindros tiene el motor. Cada uno de los circuitos se alimenta de
una bobina independiente, con un impulso de chispa idntico para
cada serie de bujas.
Encendido convencional con ayuda electrnicaEl sistema de
encendido convencional tiene unas limitaciones que vienen
provocadas por los contactos del ruptor, que solo puede trabajar
con corrientes elctricas de hasta 5 A, en efecto si la intensidad
elctrica que circula por el primario de la bobina es de valor bajo,
tambin resultara de bajo valor la corriente de alta tensin creada
en el arrollamiento secundario y de insuficiente la potencia
elctrica para conseguir el salto en el vaco de la chispa entre los
electrodos de la buja. 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 contradiccin con las posibilidades
verdaderas del ruptor y sus contactos ya que cada vez que el ruptor
abre sus contactos salta un arco elctrico que contribuye a
quemarlos, transfiriendo metal de un contacto a otro. En la figura
se ve la disgregacin de los puntos de contacto del raptor; los
iones positivos son extrados del contacto mvil (positivo) creando
huecos y depositando el material al contacto fijo (negativo)
formando protuberancias.
Con la evolucin de la electrnica y sus componentes este problema
se soluciono. La utilizacin del transistor como interruptor,
permite manejar corrientes elctricas mucho ms elevadas que las
admitidas por el ruptor, pudindose utilizar bobinas para corrientes
elctricas 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 en el esquema inferior. La corriente
elctrica procedente de la batera entra la unidad de control o
centralita de encendido, en ella pasa a travs 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 proteccin del transistor (T).
Cuando los contactos del ruptor (R) se abren, guiados por el
movimiento de la leva, la polarizacin negativa de la base del
transistor desaparece y entonces el transistor queda bloqueado
cortando la corriente elctrica que pasa por la bobina. El corte de
corriente en el arrollamiento primario de la bobina es mucho mas
rpido que en los encendido convencionales de modo que la induccin
se produce en unas condiciones muy superiores de efectividad.
Los sistemas de encendido con ayuda electrnica, 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 til
rpidamente, mientras que los transistores son capaces de trabajar
con corrientes de hasta 15 A, sin problemas de funcionamiento en
toda su vida til, 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 arrollamiento primario de pocas
espiras (bobinas de baja impedancia). Con la reduccin del numero de
espiras y el consiguiente descenso de la autoinduccin se consigue
alcanzar el valor mximo de la corriente primaria en un tiempo
sensiblemente menor, cuando se cierran los contactos del ruptor,
pues la oposicin que presenta la bobina (autoinduccin) a
establecerse la corriente primaria, es notablemente menor. La
formacin del campo magntico es mucho ms rpida, almacenndose la
mxima energa en un corto espacio de tiempo, lo que en regmenes
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 electrnica, el ruptor (platinos)
solamente se ocupa de conmutar la corriente de base del transistor
(300 a 500 mA), con lo que el "chispeo" clsico que se produce en
los encendidos convencionales no tiene lugar aqu y no es preciso
utilizar el condensador, cuya funcin de corte rpido de la corriente
primaria ya no es necesaria, por que esta funcin la desempea el
transistor.
El transistor y los componentes que le rodean (diodos,
resistencias, etc.) se encierran en una caja de aluminio provista
de aletas de refrigeracin, evacundose as el calor al que son muy
sensibles los transistores. Por esta razn la situacin de esta caja
debe ser lo mas alejada posible del motor en el montaje sobre el
vehculo.El encendido con ayuda electrnica (figura de la derecha)
esta generalmente reservado a la instalacin en el sector de
recambios o "after market" en el mbito de los profesionales, aunque
los particulares pueden realizar ellos mismos la transformacin,
montando la centralita, una bobina adecuada (baja impedancia) con
resistencias adicionales, suprimir el condensador, siendo
recomendable poner nuevo el ruptor, las bujas, cables de alta
tensin
En la figura de la derecha puede verse otro tipo de encendido
con ayuda electrnica. 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 travs del
colector-emisor del T2. Cuando los contactos de ruptor se abren
queda interrumpido el circuito emisor-base de T1, bloquendose este
transistor, lo que impide al mismo tiempo la conduccin de T2 cuyo
circuito base-emisor esta ahora interrumpido. El conjunto
electrnico formado dispone de otros componentes (resistencias,
diodos y condensadores), algunos de los cuales no se han
representado en la figura, cuya misin es la de proteger a los
transistores contra sobrecargas. Como a los transistores empleados
para la conmutacin en los sistemas de encendido, se les exige una
alta potencia y gran resistencia a tensiones elctricas. Actualmente
suele emplearse para esta funcin un transistor de tipo doble de
Darlington.
Como se ve en el esquema superior el suministro de tensin al
primario de la bobina se lleva a cabo a travs de un par de
resistencias adicionales (3), normalmente conectadas en serie. Al
efectuar el arranque se puentea la resistencia izquierda a travs
del terminal (4), al motor de arranque. Con ello se dispone de un
mayor suministro de energa a travs de la resistencia adicional
derecha, en la bobina de encendido. Esta compensa la desventaja
derivada del proceso de arranque y de la cada de tensin en la
batera (por el gran consumo de corriente elctrica que necesita el
motor de arranque). Las resistencias previas sirven para limitar la
corriente primaria en bobinas de encendido de baja resistencia y
rpida 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 rpida permiten conseguir la optimizacin del
encendido en todo el margen de revoluciones del motor.
Encendido electrnico por descarga de condensador
Este sistema llamado tambin "encendido por tiristor" funciona de
una manera distinta a todos los sistemas de encendido (encendido
por bobina) tratados hasta aqu . Su funcionamiento se basa en
cargar un condensador con energa elctrica para luego descargarlo
provocando en este momento la alta tensin que hace saltar la chispa
en las bujas.En el encendido por bobina, el tiempo de crecimiento
de la tensin secundaria y la duracin de la chispa son relativamente
largos (del orden de 0,1 milisegundo y 1 msg respectivamente), no
permitiendo su aplicacin en motores de alto rgimen de
funcionamiento sobre todo en aquellos en los que el numero de
cilindros es elevado. Para motores de carcter deportivo donde es
necesario almacenar una gran cantidad de energa elctrica para
despus descargarla en las bujas en intervalos muy cortos de tiempo
por el elevado numero de revoluciones a la que funcionan estos
motores, se utiliza el encendido por descarga de condensador.En
este tipo de encendido, la energa es almacenada en un condensador
de capacidad "C", cargado a la tensin "V". El valor de la capacidad
del condensador esta limitada a 1 o 2 microFaradios debido a
evidentes razones de dimensin del condensador, intentando aumentar
el nivel de energa almacenada aplicando tensiones elevadas. En la
practica se utilizan valores de tensin alrededor de los 400 V. Por
lo tanto es necesario disponer de un sistema que permita elevar la
tensin de la batera para obtener los valores de tensin indicados
(400 V).
Cuando el alternador esta cargado, la descarga se realiza muy
rpidamente a travs del arrollamiento primario del transformador de
encendido, elevando la tensin del condensador al valor de la alta
tensin necesaria en el secundario, con el fin de provocar la chispa
en la buja, como en el caso de encendido por bobinado
inductivo.
En el esquema se ve como el condensador (C) se descarga a travs
del tiristor (Th) comandado por el circuito de deteccin de rgimen,
haciendo la funcin de interruptor. La centralita adems de llevar en
su interior el condensador y el tiristor tiene tambin tres bloques
funcionales que describimos a continuacin:
- Dispositivo de carga (5): consiste en un transformador
elevador de la baja tensin continua de la batera en alta tensin
continua debiendo asegurar la carga del condensador de
almacenamiento de energa elctrica. La carga de tensin se puede
realizar en un tiempo aproximado de 0,3 msg.
- Dispositivo de mando (7): tiene la misin de pilotar la puerta
del tiristor hacindolo conductor en un tiempo muy breve 0,05
msg.
- Conformador de impulsos (6): es un circuito electrnico que
transforma la tensin alterna del generador de impulsos en tensin
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 construccin
interna varia, en su funcionamiento es un transformador de impulsos
que convierte la corriente de carga rpida del condensador, a travs
de su bobinado primario en una alta tensin que aparecer rpidamente
en el bobinado secundario. A pesar de que el transformador tiene el
aspecto de una bobina tradicional, su concepcin elctrica es bien
distinta ya que su inductancia primaria es muy inferior y por
consiguiente el circuito de descarga del condensador tendr una
impedancia global pequea, permitiendo una rpida elevacin de la
tensin.
El distribuidor (3): como se ve en el esquema es similar al
utilizado en los dems 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 tensin mas elevada y
constante en una gama de regmenes de funcionamiento ms amplia.
- Energa mxima en todos los regmenes.
Crecimiento de la tensin extremadamente rpida.
Como desventaja la duracin de las chispas son muy inferiores,
del orden de 0,1 o 0,2 msg. demasiado breves para su utilizacin en
vehculos utilitarios. Este tipo de encendido se aplica en aquellos
vehculos que funcionan a un alto n de revoluciones como coches de
altas prestaciones o de competicin, no es adecuado para los dems
vehculos ya que tiene fallos de encendido a bajas revoluciones. La
chispa de encendido en las bujas resulta extraordinariamente
intensa. Aunque su duracin es muy corta, lo que puede provocar
fallos de encendido, para solucionar este inconveniente se aumenta
la separacin de los electrodos de las bujas para conseguir una
chispa de mayor longitud.
El sistema de encendido por descarga de condensador que hemos
visto hasta ahora equivale en su disposicin y funcionamiento al
"encendido electrnica sin contactos", pero como este ultimo, ha
evolucionado con el tiempo y ahora se aplica a sistemas de
encendido estticos (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 esttico, con avance cartogrfico y comando
por microprocesador, con posicionamiento angular y rgimen motor
proporcionados por un sensor en el rbol de levas.La parte de alta
tensin esta contenida en un modulo metlico como se ve en la figura.
Este modulo encaja en la tapa de la culata, en medio de los dos
rboles de levas del motor. Dentro del modulo existe una bobina por
cada buja por lo que se eliminan los cables de alta tensin, esta
disposicin elimina los parsitos generados por la alta tensin ya que
todo el conjunto esta cerrado en el bloque metlico formando un
blindaje y estando conectado elctricamente a la masa del motor.
El sistema funciona bajo el principio de la descarga capacitiva
obtenindose tiempos de carga mucho ms cortos y tambin tiempos de
duracin de la chispa ms reducidos, obtenindose un funcionamiento
del motor menos satisfactorio a bajo y medio rgimen observndose en
la composicin de los gases de la postcombustin. Con el encendido
SDi la apertura de los electrodos de buja 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
tensin muy corta con una chispa ms larga.
El sistema est pilotado por una unidad electrnica que da mando
directamente a las bobinas, en funcin de la informacin obtenida por
el captador de posicin-rgimen y el captador de presin absoluta
situado en el colector de admisin. Una posible avera del sistema de
encendido y en particular de una bobina slo afecta a un cilindro,
contrariamente a lo que ocurre en un encendido clsico. Debido a la
elevada potencia obtenida por este sistema de encendido es posible
la utilizacin de bujas fras.
El encendido electrnico sin contactos tambin llamado "encendido
transistorizado"Con la introduccin de la electrnica en los sistemas
de encendido convencionales (con "ayuda electrnica") solo faltaba
dar un paso y sustituir el sistema mecnico que supone el ruptor,
siempre sometido a desgastes y a los inconvenientes debidos al
rebote de los contactos a altos regmenes del motor que producen
fallos de encendido en el motor. En el encendido convencional
mediante bobina, el numero de chispas suministradas esta limitado a
unas 18000 por minuto y en el encendido con ayuda electrnica a unas
21000. A partir de aqu sobreviene el consabido rebote de contactos,
por lo que estos tipos de encendido, sobre todo en motores de altas
prestaciones estn limitados. Adems el ruptor esta sometido a
desgastes en su accionamiento, como es el desgaste de la fibra
sobre la que acta la leva que abre y cierra los contactos. El
desgaste de esta pieza implica un desfase del punto de encendido y
variacin del ngulo Dwell, lo que obliga a reajustar la separacin de
los contactos peridicamente, con los consiguientes gastos de
mantenimiento que ello supone.
La estructura bsica de un sistema de encendido electrnico
(figura de la inferior), donde se ve que la corriente que atraviesa
el primario de la bobina es controlada por un transistor (T), que a
su vez esta controlado por un circuito electrnico, cuyos impulsos
de mando determinan la conduccin o bloqueo del transistor. Un
generador de impulsos (G) es capaz de crear seales elctricas en
funcin de la velocidad de giro del distribuidor que son enviadas al
formador de impulsos, donde debidamente conformadas sirven para la
seal de mando del transistor de conmutacin. El funcionamiento de
este circuito consiste en poner la base de transistor de conmutacin
a masa por medio del circuito electrnico que lo acompaa, entonces
el transistor conduce, pasando la corriente del primario de la
bobina por la unin emisor-colector del mismo transistor. En el
instante en el que uno de los cilindros del motor tenga que recibir
la chispa de alta tensin, el generador G crea un impulso de tensin
que es enviado al circuito electrnico, el cual lo aplica a la base
del transistor, cortando la corriente del primario de la bobina y
se genera as en el secundario de la bobina la alta tensin que hace
saltar la chispa en la buja. Pasado este instante, la base del
transistor es puesta nuevamente a masa por lo que se repite el
ciclo.
Un encendido electrnico esta compuesto bsicamente por una etapa
de potencia con transistor de conmutacin y un circuito electrnico
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 esttico (generador de
impulsos), es decir sin partes mecnicas sujetas a desgaste. El
elemento sensor detecta el movimiento del eje del distribuidor
generando una seal elctrica capaz de ser utilizada posteriormente
para comandar el transistor que pilota el primario de la bobina.
Las otras funciones del encendido quedan inmviles conservando la
bobina (2), el distribuidor con su sistema de avance centrifugo y
sus correcciones por depresin.
En el encendido electrnico o llamado tambin transistorizado ha
sido utilizado mayoritariamente por los constructores de automviles
debido a su sencillez, prestaciones y fiabilidad. Este tipo de
encendido se llama comnmente "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
electrnico:
- Encendido electrnico con generador de impulsos de induccin.
BOSCH lo denomina TZ-I otros fabricantes lo denominan TSZ-I.
- Encendido electrnico con generador Hall. BOSCH lo denomina
TZ-H.
El generador de impulsos de induccin es uno de los ms utilizados
en los sistemas de encendido electrnicos. Esta instalado en la
cabeza del distribuidor sustituyendo al ruptor, la seal elctrica
que genera se enva a la unidad electrnica (centralita) que gestiona
el corte de la corriente del bobinado primario de la bobina, para
generar la alta tensin que se manda a las bujas.
El generador de impulsos esta constituido por una rueda de aspas
llamada "rotor", de acero magntico, que produce durante su rotacin
una variacin del flujo magntico del imn permanente que induce de
esta forma una tensin en la bobina que se hace llegar a la unidad
electrnica. El imn permanente, el arrollamiento de induccin y el
ncleo del generador de induccin 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 induccin, la tensin va subiendo cada vez con mas rapidez
hasta alcanzar su valor mximo cuando la bobina y el aspa estn
frente a frente (+V). Al alejarse el aspa siguiendo el giro, la
tensin cambia muy rpidamente y alcanza su valor negativo mximo
(-V).
El valor de la tensin (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 tensin se produce el
encendido y el impulso as originado en el distribuidor se hace
llegar a la unidad electrnica. Cuando las aspas de la rueda no estn
enfrentadas a la bobina de induccin 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 variacin del punto de encendido se obtiene mecnicamente,
mediante un dispositivo de avance por fuerza centrifuga y otro por
depresin o vaco. Los dispositivos de avance al punto de encendido
siempre funcionan desplazando el punto de encendido en sentido de
avance. El corrector por depresin realiza una variacin
suplementaria del punto de encendido. En algunos regmenes de
funcionamiento del motor, por ejemplo al ralent o al rgimen de
freno motor la combustin de la mezcla es particularmente mala y la
concentracin de sustancias txicas en los gases de escape es
entonces mas elevada que lo normal. Para mejorar esta combustin,
una correccin del encendido en el sentido de retraso ser necesario
en muchos casos; esta se realiza mediante un segundo corrector de
avance por depresin.
Uno de los tipos de distribuidor utilizado en este sistema de
encendido es el que esta 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 esta fijado en el plato que era antes porta-ruptor. En la
figura se muestra el esquema de esta disposicin, donde el imn
permanente (1) crea su flujo magntico 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, crendose en ella impulsos de tensin, que
son enviados a la centralita de encendido.
Para ver un esquema completo de un distribuidor (Trigger wheel)
pulsa en la figura de la derecha.
Como se ve en distribuidor de la figura (derecha), la estructura
del generador de impulsos no tiene mucho que ver con el estudiado
anteriormente de forma terica aunque su principio de funcionamiento
sea el mismo. El ncleo ligeramente magntico 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) esta 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). El numero de dientes de la rueda del generador y del
disco polar coincide por regla general con el con el numero de
cilindros del motor. Entre los dientes fijos y mviles hay, en
oposicin directa, una distancia aproximada de 0,5 mm.
La unidad de control o centralita electrnica de encendido
(tambin llamada "amplificador" en muchos manuales) recibe los
impulsos elctricos que le enva el generador de impulsos desde el
distribuidor, esta centralita esta dividida en tres etapas
fundamentales como son:
- modulador de impulsos
- mando de ngulo de cierre
- estabilizador
El modulador de impulsos transforma la seal de tensin alterna
que le llega del generador de induccin, en una seal 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 rotacin del motor.
El estabilizador tiene la misin de mantener la tensin de
alimentacin lo mas constante posible. El mando del ngulo de cierre
vara la duracin de los impulsos de la seal conformada de onda
cuadrada en funcin de la velocidad de rotacin del motor.
En la figura superior se muestra la transformacin que sufre la
seal del generador de induccin una vez que entra en la centralita y
como es adecuada en las diferentes etapas de la misma para mas
tarde salir y alimentar al primario de la bobina y as provocar el
encendido. La tensin 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 electrnico multivibrador, la
transforma en una onda cuadrada, adecuada para el gobierno de la
corriente primaria. Esta seal de onda cuadrada pasa a continuacin
al circuito electrnico 2b de mando del ngulo de cierre, que realiza
una modificacin de la longitud de los impulsos, adaptndolos a la
velocidad de rotacin del motor para as poder gobernar el ngulo de
cierre, es decir, para poder adecuar el tiempo de conduccin del
primario de la bobina al rgimen de giro del motor, de manera que en
cualquier condicin de funcionamiento, se alcance siempre el valor
mximo de la corriente primaria y se obtenga la saturacin magntica,
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 rgimen de giro del motor, en lo que se conoce
como ngulo de cierre variable. Seguidamente, la seal pasa a la
etapa de excitacin 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 tensin en el
secundario de la bobina.Las unidades de control de estos sistemas
de encendido estn construidas casi exclusivamente en tcnica hbrida,
por lo que ofrecen gran densidad de integracin con reducido peso y
buena fiabilidad.
En algunos sistemas de encendido, la unidad de control se acopla
al mismo distribuidor, fijndose a l 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.
INCLUDEPICTURE "C:\\Mis documentos\\I.T.I. MECNICA\\3 Carrera\\2
Cuatrimestre\\Motores trmicos\\Sistema de encendido\\Sistema de
encendido\\Tipos\\encendido-electronico-sin-contactos_archivos\\centralita.jpg"
\* MERGEFORMATINET
En la figura superior se aprecia el esquema elctrico de la
unidad de control, en el se ven de manera simplificada la etapa de
entrada, indicada por tres cuadrados (6a, 6b, 6c), la etapa de
amplificacin (6d), y la etapa de salida (6e) constituida por un
montaje Darlington.
Generador de impulsos de efecto may
El otro sistema de encendido electrnico 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 magntica para interrumpirla peridicamente,
esto genera una seal elctrica que se enva a la centralita
electrnica que determina el punto de encendido.
En el distribuidor se dispone el generador de efecto Hall que
esta compuesto por una tambor obturador (1) de material
diamagntico, 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 electroimn. Cuando la parte metlica de
pantalla (2) se sita entre el semiconductor y el electroimn, el
campo magntico de este ultimo es desviado y cuando entre ambos se
sita la ranura del semiconductor, recibe el campo magntico del imn
y se genera el "efecto Hall".
Cuando el motor gira, el obturador va abriendo y cerrando el
campo magntico Hall generando una seal de onda cuadrada que va
directamente al modulo de encendido.El sensor Hall esta alimentado
directamente por la unidad de control a una tensin de 7,5 V
aproximadamente.
La unidad de control tiene la misin 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 travs del primario
de la bobina de encendido; pero adems tambin efecta otras funciones
sobre la seal del primario de la bobina como son:1.- Limitacin 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 regmenes la corriente puede llegar hasta 15 A lo cual podra
daar 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 mximo de 6 A.
2.- Regulacin del tiempo de cierre:
La gran variacin 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 saturacin de la bobina de encendido
excesivos en algunos casos y energa insuficiente en otros.
Para evitar esto el modulo incorpora un circuito de control que
acta en base a la saturacin del transistor Darlington para ajustar
el tiempo de cierre el rgimen del motor.Como la regulacin del ngulo
de cierre y la limitacin de la corriente dependen directamente de
la corriente primaria y del tiempo, se regulan los efectos de las
variaciones de tensin de la batera 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 fro.
Puesto que, debido a la forma del seal Hall puede fluir corriente
primaria estando parado el motor y conectado el conmutador de
encendido y arranque, las unidades de control estn dotadas de una
conexin adicional capaz de desconectar despus de algn 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 estn construidos en tcnica hbrida. 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 refrigeracin suficiente
y un buen contacto trmico con la carrocera. La unidad de control de
este sistema de encendido es similar al del generador de impulsos
de induccin. La figura inferior muestra su esquema elctrico 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 tensin.
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 seales de mando a la
unidad de control (borne o).
En la figura inferior se presenta un esquema de encendido
electrnico por transistores. Consta de tres etapas que vienen
determinadas por los bloques de captacin de impulsos, de
preamplificacin y de amplificacin de potencia.
Su funcionamiento es el siguiente:
Cuando la rueda generadora de impulsos se encuentra en posicin
neutra, sin alimentar la base de T1, ocurre que el transistor de
potencia (T4) est pasante ya que la corriente le llega a travs de
la resistencia R1 y le proporciona polarizacin positiva de base,
con lo que la corriente principal lo atraviesa desde +BAT a masa
dando una buena alimentacin al arrollamiento primario de la bobina
de encendido. Por otra parte, en el circuito preamplificador, la
entrada de corriente por la lnea positiva +BAT alimenta la base del
transistor T2 a travs de las resistencias R2 y R3. Esta polarizacin
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 seal procedente de la sonda del generador
de impulsos que circula hacia la base del transistor T1,
polarizndolo positivamente a travs 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 situacin 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 induccin y
del inmediato salto de la chispa en la buja. Cuando el impulso de
base del transistor T1 cesa, se vuelve a la situacin inicial y la
bobina vuelve a tener masa a travs 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 electrnico.
Encendido electrnico integral
Una vez mas el distribuidor evoluciona a la vez que se
perfecciona el sistema de encendido, esta vez desaparecen los
elementos de correccin del avance del punto de encendido
("regulador centrifugo" y "regulador de vaci") y tambin el
generador de impulsos, a los que se sustituye por componentes
electrnicos. El distribuidor en este tipo de encendido se limita a
distribuir, como su propio nombre indica, la alta tensin procedente
de la bobina a cada una de las bujas.
El tipo de sistema de encendido al que nos referimos ahora se le
denomina: "encendido electrnico 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 presin que mide la
presin de carga del motor y sustituye al "regulador de vaco" del
distribuidor.
Las ventajas de este sistema de encendido son:
- Posibilidad de adecuar mejor la regulacin del encendido a las
variadas e individuales exigencias planteadas al motor.
- Posibilidad de incluir parmetros de control adicionales (por
ejemplo: la temperatura del motor).
- Buen comportamiento del arranque, mejor marcha en ralent y
menor consumo de combustible.- Recogida de una mayor cantidad de
datos de funcionamiento.
- Viabilidad de la regulacin antidetonante.
La ventaja de este encendido se aprecia claramente observando la
cartografa de encendido donde se aprecia los ngulos de encendido
para cada una de las situaciones de funcionamiento de un motor
(arranque, aceleracin, retencin, ralent y etc.). El ngulo 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 limite de
detonacin, temperatura del motor, aptitud funcional, etc. Por todo
lo expuesto hasta ahora se entiende que la cartografa de encendido
de un sistema de encendido electrnico integral es mucho ms compleja
que la cartografa de encendido electrnico sin contactos que utiliza
"regulador centrifugo" y de "vaco" en el distribuidor.
Si adems hubiese que representar la influencia de la
temperatura, que normalmente no es lineal, u otra funcin de
correccin, seria necesaria para la descripcin del ngulo de
encendido de un "encendido electrnico integral" una cartografa
tetradimensional imposible de ilustrar.
FuncionamientoLa seal entregada por el sensor de vaco se utiliza
para el encendido como seal de carga del motor. Mediante esta seal
y la de rpm del motor se establece un campo caracterstico de ngulo
de encendido tridimensional que permite en cada punto de velocidad
de giro y de carga (plano horizontal) programar el ngulo de
encendido ms favorable para los gases de escape y el consumo de
combustible (en el plano vertical). En el conjunto de la cartografa
de encendido existen, segn las necesidades, aproximadamente de 1000
a 4000 ngulos de encendido individuales.Con la mariposa de gases
cerrada, se elige la curva caracterstica especial ralenti/empuje.
Para velocidades de giro del motor inferiores a la de ralent
inferiores a la de ralent nominal, se puede ajustar el ngulo de
encendido en sentido de "avance", para lograr una estabilizacin de
marcha en ralent mediante una elevacin en el par motor. En marcha
por inercia (cuesta abajo) estn programados ngulos de encendido
adecuados a los gases de escape y comportamiento de marcha. A plena
carga, se elige la lnea de plena carga. Aqu, el mejor valor de
encendido se programa teniendo en cuenta el limite de
detonacin.
Para el proceso de arranque se pueden programar, en determinados
sistemas, un desarrollo del ngulo de encendido en funcin de la
velocidad de giro y la temperatura del motor, con independencia del
campo caracterstico del ngulo de encendido. De este modo se puede
lograr un mayor par motor en el arranque.La regulacin electrnica de
encendido puede ir integrada junto a la gestin de inyeccin de
combustible (como se ve en el esquema inferior) formando un mismo
conjunto como ocurre en el sistema de inyeccin electrnica de
gasolina denominado "Motronic". Pero tambin puede ir la unidad de
control de encendido de forma independiente como se ve en el
sistema de inyeccin electrnica denominado "LE2-jetronic".
Para saber el n de rpm del motor y la posicin del cigeal se
utiliza un generador de impulsos del tipo "inductivo", que esta
constituido por una corona dentada que va acoplada al volante de
inercia del motor y un captador magntico frente a ella. El captador
esta formado por un imn permanente, alrededor esta enrollada una
bobina donde se induce una tensin cada vez que pasa un diente de la
corona dentada frente a l. Como resultado se detecta la velocidad
de rotacin del motor. La corona dentada dispone de un diente, y su
correspondiente hueco, ms ancho que los dems, situado 90 antes de
cada posicin p.m.s. Cuando pasa este diente frente al captador la
tensin que se induce es mayor, lo que indica a la centralita
electrnica que el pistn llegara al p.m.s. 90 de giro despus.
Para saber la carga del motor se utiliza un captador de depresin
tiene la funcin de transformar el valor de depresin que hay en el
colector de admisin en una seal elctrica que ser enviada e
interpretada por la centralita electrnica. Su constitucin es
parecido al utilizado en los distribuidores ("regulador de vaci"),
se diferencia en que su forma de trabajar ahora se limita a mover
un ncleo que se desplaza por el interior de la bobina de un
oscilador, cuya frecuencia elctrica varia en funcin de la posicin
que ocupe el ncleo con respecto a la bobina.
La seal del captador de depresin 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 (caudalmetro) y esto en los motores
de inyeccin electrnica de gasolina es un dato conocido por lo que
la seal de carga utilizada para la preparacin de la mezcla puede
usarse tambin para el sistema de encendido.
adems del sensor de rpm y del captador de depresin, el encendido
electrnico integral utiliza otros parmetros 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 tambin la temperatura
del aire de admisin a travs de otro sensor situado en el
caudalmetro.
- Posicin de la mariposa, mediante un interruptor de mariposa se
suministra una seal de conexin tanto de ralent como a plena carga
del motor (acelerador pisado a fondo).- Tensin de la batera es una
magnitud de correccin captada por la unidad de control.- Captador
de picado, aplicado a los sistemas de encendido mas sofisticados y
que explicamos mas adelante.
Unidad de control (encendido electrnico integral EZ)
Tal como muestra el esquema de bloques, el elemento principal de
la unidad de control para encendido electrnico es un
microprocesador. Este contiene todos los datos, incluido el campo
caracterstico (cartografa de encendido), as como los programas para
la captacin de las magnitudes de entrada y el calculo de las
magnitudes de salida. Dado que los sensores suministran seales
elctricas que no son identificadas por el microprocesador se
necesitan de unos dispositivos que transformen dichas seales en
otras que puedan ser interpretadas por el microprocesador. Estos
dispositivos son unos circuitos formadores que transforman las
seales de los sensores en seales digitales definidas. Los sensores,
por ejemplo: el de temperatura y presin suministran una seal
analgica. Esta seal es transformada en un convertidor
analgico-digital y conducida al microprocesador en forma
digital.
Con el fin de que los datos del campo caracterstico (cartografa
de encendido) puedan ser modificados hasta poco antes de ser
introducidos en la fabricacin en serie, hay unidades de control
dotadas de una memoria elctricamente 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
mayora de las veces en combinacin 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 habitculo, y esto
sucede tambin, 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 estn
en el compartimento motor, necesitan un sistema de evacuacin de
calor eficaz. Esto se consigue gracias a la aplicacin de la tcnica
hbrida en la fabricacin de los circuitos. Los elementos
semiconductores, y por tanto, la etapa de potencia, van montados
directamente sobre el cuerpo refrigerante que garantiza contacto
trmico con la carrocera. Gracias a ello, estos aparatos suelen
soportar sin problemas temperaturas ambiente de hasta 100C. Los
aparatos hbridos tienen adems la ventaja de ser pequeos y
ligeros.
La unidad de control de encendido adems de la seal de salida que
gobierna la bobina de encendido suministra otro tipo de salidas
como la seal de velocidad de giro del motor y las seales de estado
de otras unidades de control como por ejemplo, la inyeccin, seales
de diagnostico, seales de conexin para el accionamiento de la bomba
de inyeccin o rels, etc.
Como hemos dicho anteriormente la unidad de control de encendido
puede ir integrada con la unidad de inyeccin de combustible
formando un solo conjunto. La conjuncin de ambos sistemas forman el
sistema al que el fabricante Bosch denomina "Motronic".
Una versin ampliada es la combinacin del encendido electrnico
con una "regulacin antidetonante". Esta combinacin es la que se
ofrece principalmente, ya que la regulacin en retardo del ngulo de
encendido constituye la posibilidad de actuacin ms rpida y de
efectos ms seguros para evitar la combustin detonante en el motor.
La regulacin antidetonante se caracteriza por el uso de un captador
de picado que se instala cerca de las cmaras de combustin 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 detonacin a destiempo denominada "picado"
(ruido del cojinete de biela). Para corregir este fenmeno es
necesario reducir las prestaciones del motor adoptando una curva de
avance inferior
El captador de picado viene a ser un micrfono que genera una
pequea tensin cuando el material piezoelctrico del que esta
construido sufre una deformacin provocada por la detonacin de la
mezcla en el interior del cilindro del motor.
a.- nivel de presin dentro del cilindrob.- seal que recibe la
ECUc.- seal generada por el sensor de picado
Distribuidor de encendido
En los sistemas de encendido electrnico integral el distribuidor
suprime los reguladores mecnicos de avance al encendido como era la
cpsula de vaci. El distribuidor en este caso se limita a distribuir
la alta tensin generada en la bobina a cada una de las bujas. En
algunos casos como se ve en la figura el distribuidor conserva el
"generador de impulsos" de "efecto Hall" cuya seal sirve a la
centralita de encendido para detectar en que posicin se encuentra
cada uno de los cilindros del motor. Hay casos que el generador de
impulsos tambin se suprime del distribuidor.
El sistema de encendido DIS (Direct Ignition System)
El sistema de encendido DIS (Direct Ignition System) tambin
llamado: sistema de encendido sin distribuidor (Distributorless
Ignition System), se diferencia del sistema de encendido
tradicional en suprimir el distribuidor, con esto se consigue
eliminar los elementos mecnicos, siempre propensos a sufrir
desgastes y averas.
Adems la utilizacin del sistema DIS tiene las siguientes
ventajas: Tiene un gran control sobre la generacin de la chispa ya
que hay mas tiempo para que la bobina genere el suficiente campo
magntico para hacer saltar la chispa que inflame la mezcla. Esto
reduce el numero de fallos de encendido a altas revoluciones en los
cilindros por no ser suficiente la calidad de la chispa que impide
inflamar la mezcla.
- Las interferencias elctricas del distribuidor son eliminadas
por lo que se mejora la fiabilidad del funcionamiento del motor,
las bobinas pueden ser colocadas cerca de las bujas con lo que se
reduce la longitud de los cables de alta tensin, incluso se llegan
a eliminar estos en algunos casos como ya veremos.
- Existe un margen mayor para el control del encendido, por lo
que se puede jugar con el avance al encendido con mayor
precisin.
En un principio se utilizaron las bobinas dobles de encendido
(figura de abajo) pero se mantenan los cables de alta tensin como
vemos en la figura (derecha). A este encendido se le denomina:
sistema de encendido sin distribuidor o tambin llamado encendido
"esttico".
Esquema de un sistema de encendido sin distribuidor para un
motor de 4 cilindros
Una evolucin en el sistema DIS ha sido integrar en el mismo
elemento la bobina de encendido y la buja (se eliminan los cables
de alta tensin). A este sistema se le denomina sistema de encendido
directo o tambin conocido como encendido esttico integral, para
diferenciarle del anterior aunque los dos eliminen el uso del
distribuidor.
Esquema de un sistema de encendido directo para motor de 4
cilindros.
1.- Mdulo de alta tensin
2.- Modulo de encendido, unidad electrnica.
3.- Captador posicin-rgimen.
4.- Captador de presin absoluta.
5.- Batera.
6.- Llave de contacto.
7.- Minibobina de encendido.
8.- Bujas.
Se diferencian dos modelos a la hora de implantar este ultimo
sistema:- Encendido independiente: utiliza una bobina por cada
cilindro.
Sistema DIS implantado en un motor en "V" de 6 cilindros.
- Encendido simultneo: utiliza una bobina por cada dos
cilindros. La bobina forma conjunto con una de las bujas y se
conecta mediante un cable de alta tensin con la otra buja.
Sistema DIS implantado en un motor en "V" de 6 cilindros.
A este sistema de encendido se le denomina tambin de "chispa
perdida" debido a que salta la chispa en dos cilindros a la vez,
por ejemplo, en un motor de 4 cilindros saltara la chispa en el
cilindro n 1 y 4 a la vez o n 2 y 3 a la vez. En un motor de 6
cilindros la chispa saltara en los cilindros n 1 y 4, 2 y 5 o 3 y
6. Al producirse la chispa en dos cilindros a la vez, solo una de
las chispas ser aprovechada para provocar la combustin de la
mezcla, y ser la que coincide con el cilindro que esta en la
carrera de final de "compresin", mientras que la otra chispa no se
aprovecha debido a que se produce en el cilindro que se encuentra
en la carrera de final de "escape".
Grfico de una secuencia de encendido en un sistema de encendido
"simultneo" ("chispa perdida").
Se ve por ejemplo: como salta chispa en el cilindro n 2 y 5 a la
vez, pero solo esta el cilindro n 5 en compresin.Las bujas
utilizadas en este sistema de encendido son de platino sus
electrodos, por tener como caracterstica este material: su
estabilidad en las distintas situaciones de funcionamiento del
motor.
El voltaje necesario para que salte la chispa entre los
electrodos de la buja depende de la separacin de los electrodos y
de la presin reinante en el interior de los cilindros. Si la
separacin de los electrodos esta reglada igual para todas las bujas
entonces el voltaje ser proporcional a la presin reinante en los
cilindros. La alta tensin de encendido generada en la bobina se
dividir teniendo en cuenta la presin de los cilindros. El cilindro
que se encuentra en compresin necesitara mas tensin para que salte
la chispa que el cilindro que se encuentra en la carrera de escape.
Esto es debido a que el cilindro que se encuentra en la carrera de
escape esta sometido a la presin atmosfrica por lo que necesita
menos tensin para que salte la chispa. Si comparamos un sistema de
encendido DIS y uno tradicional con distribuidor tenemos que la
alta tensin necesaria para hacer saltar la chispa en la buja
prcticamente es la misma. La tensin que se pierde en los contactos
del rotor del distribuidor viene a ser la misma que se pierde en
hacer saltar la "chispa perdida" en el cilindro que se encuentra en
la carrera de escape de un sistema de encendido DIS.
En este sistema de encendido la corriente elctrica hace que en
una buja la chispa salte del electrodo central al electrodo de
masa, y al mismo tiempo en la otra buja la chispa salta del
electrodo de masa al electrodo central.
El "igniter" o modulo de encendido ser diferente segn el tipo de
encendido, siempre dentro del sistema DIS, y teniendo en cuenta que
se trate de encendido: "simultneo"
Modulo de encendido: 1.- circuito prevencin de bloqueo; 2.-
circuito seal de salida IGF; 3.- circuito deteccin de encendido;
4.- circuito prevencin de sobrecorrientes."independiente".
Modulo de encendido:
1.- circuito de control de ngulo Dwell; 2.- circuito prevencin
de bloqueo; 3.- circuitode salida seal IGF; 4.- circuito deteccin
de encendido; 5.- control de corriente constante.Existe una
evolucin a los modelos de encendido estudiados anteriormente y es
el que integra la bobina y el modulo de encendido en el mismo
conjunto.
Su esquema elctrico representativo seria el siguiente:
Las bobinas de encendido utilizadas en el sistema DIS son
diferentes segn el tipo de encendido para el que son
aplicadas."simultneo"
Las dos imgenes son el mismo tipo de bobina de encendido, con la
diferencia de que una es mas alargada que la otra para satisfacer
las distintas caractersticas constructivas de los
motores."independiente"
La bobina de este sistema de encendido utiliza un diodo de alta
tensin para un rpido corte del encendido en el bobinado
secundario.Bobina y modulo de encendido integrados en el mimo
conjunto.
Esta bobina tiene el modulo de encendido integrado en su
interior. Al conector de la bobina llegan 4 hilos cuyas seales
son:
- + Batera.
IGT.
IGF.
- Masa.La ECU puede distinguir que bobina no esta operativa
cuando recibe la seal IGF. Entonces la ECU conoce cuando cada
cilindro debe ser encendido El sistema DIS con encendido
"independiente" tiene la ventaja de una mayor fiabilidad y menos
probabilidad de fallos de encendido. El problema que tienen las
bobinas integradas con el modulo de encendido es que no es posible
medir la resistencia de su bobinado primario para hacer un
diagnostico en el caso de que existan fallos en el encendido.C)
Elementos especiales.
El ruptor
El ruptor tambin llamado "platinos" es un contacto que corta o
permite el paso de la corriente elctrica a travs de la bobina. La
apertura o cierre del ruptor es provocado por una leva accionada
por el eje del distribuidor, con el cual esta sincronizado para que
la apertura de contactos y salto de chispa se produzca a cada
cilindro en el momento oportuno. 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.
El ruptor en su funcionamiento provoca que salte entre sus
contactos un arco elctrico que contribuye a quemarlos,
transfiriendo metal de un contacto a otro. En la figura se ve la
disgregacin de los puntos de contacto del ruptor; los iones
positivos son extrados del contacto mvil (positivo) creando huecos
y depositando el material al contacto fijo (negativo) formando
protuberancias.
La forma de la leva es la de un polgono regular: cuadrada (para
motor de 4 cilindros), hexagonal ( para motor de 6 cilindros),
octogonal (para motor de 8 cilindros), etc. con sus vrtices
redondeados, los cuales segn la forma de su vrtice, determina el
ngulo de apertura y cierre de los contactos del ruptor. Como en
cada revolucin de leva (360 de giro) tiene que abrir y cerrar los
contactos del ruptor tantas veces como cilindros tenga el motor, el
numero de vrtices de la leva estar en funcin del nmero de
cilindros, lo cual determina el ngulo disponible (*), durante el
cual se debe efectuarse un ciclo de funcionamiento de la
bobina.
El ngulo disponible (*) es el resultado de dividir 360 entre el
numero de cilindros del motor. Para un motor de 4 cilindros tenemos
un ngulo disponible (*) de 90, este ngulo a su vez se divide en dos
ngulos:
- El ngulo de cierre es el determinado por el cierre de los
contactos del ruptor.- El ngulo de apertura es el determinado por
la apertura de los contactos del ruptor.
Ambos ngulos estn intimimamente ligados en el funcionamiento del
circuito de encendido, ya que durante el tiempo de cierre la
corriente primaria esta excitando el ncleo de la bobina para crear
el campo magntico inductor; por lo tanto cuanto mayor es el tiempo
de cierre, mayor ser la tensin que se induce en el secundario de la
bobina por lo tanto mayor ser la alta tensin que se genera. Por
otra parte, al ser menor el tiempo de apertura, la variacin de
flujo es ms rpida y, por tanto, tambin la alta tensin generada en
el secundario.
No obstante, estos ngulos guardan cierta relacin en sus limites
mximos, ya que, si un ngulo de cierre es demasiado grande, el ngulo
de apertura puede no ser suficiente (teniendo en cuenta el numero
de revoluciones del motor), para dar tiempo a que salte la chispa
entre los electrodos de la buja.
Los valores de estos ngulos, en funcin del numero de cilindros y
forma de la leva, suelen estar comprendidos en estos valores
aproximados:
ngulo de cierre8 cilindros = 6 cilindros =4 cilindros
=valoraproximado :273858
ngulo de apertura8 cilindros = 6 cilindros = 4 cilindros =360/8
- 27 = 18360/6 - 38 = 22360/4 - 32 = 32
ngulo disponible4 cilindros = 6 cilindros =8 cilindros
=906045
Un valor a tener en cuenta que viene reflejado en las
caractersticas del vehculo de los manuales de reparacin es el valor
medio de tiempo de cierre de contactos conocido como "Dwell". Se
define como la fraccin de tiempo en que los contactos del ruptor
permanecen cerrados con respecto al ngulo disponible (*).El valor
"Dwell" depende del ngulo disponible (*) debido a que cuanto mayor
numero de cilindros tiene el motor, menor ser el tiempo de cierre
para los contactos del ruptor. Tambin depende de la distancia de
separacin de los contactos. Si la apertura es excesiva, se
retrasara el tiempo de cierre y una apertura escasa puede dar lugar
a que estos no se abran debido a la velocidad de los motores
actuales. Para finalizar el valor "Dwell" depende del n de r.p.m.
del motor, ya que a mayor n de revoluciones el tiempo disponible de
apertura y cierre de contactos es menor.
Estos efectos indican la importancia que tiene un buen reglaje
de platinos, cuya separacin debe oscilar entre 0,4 y 0,45 mm.
Un elemento que va siempre asociado con el ruptor es el
condensador (en los encendidos con ayuda electrnica se suprime). Al
acoplar en paralelo el condensador con los contactos del ruptor, la
corriente inducida al abrirse los contactos no salta a travs de
ellos, sino que ser absorbida por el condensador para cargarse. A
su vez devuelve durante el periodo de cierre de los contactos la
energa absorbida al circuito, compensando la energa perdida durante
la apertura de los contactos. Por tanto la misin del condensador en
el circuito de encendido es doble:
- Proteger los contactos del ruptor, absorbiendo el arco
elctrico que se forma durante la apertura de los mismos.
- Al evitar el arco elctrico, se consigue una mas rpida
interrupcin del circuito primario de la bobina, con lo cual la
tensin inducida en el secundario alcanza valores mas elevados.
Otra cuestin a tener en cuenta para garantizar una larga vida a
los contactos de ruptor, viene relacionado con el valor de la
capacidad del condensador. El valor de la capacidad del condensador
viene a ser del orden de 0,2 a 0,3 microfaradios. En el caso de
poner un condensador de mayor o menor capacidad de la preconizada
por el fabricante, se notara en la forma de disgregarse los
contactos como se ve en la figura.Reguladores de avance al
encendido.En teora la chispa de encendido en un motor debe saltar
cuando el cilindro llega al p.m.s. en el final de la carrera de
compresin, pero esto no pasa en la realidad, ya que, desde que
salta la chispa hasta que se produce la combustin de la mezcla pasa
un tiempo, si esta perdida de tiempo no la corregimos el motor
bajara sus prestaciones (perdida de potencia).
Un sistema de ajuste del avance se compone de tres elementos:1.-
Un avance fijo, resultado del calado inicial del dispositivo de
reparto de chispa que debe ser capaz de mantener el rgimen de
ralent.
2.- Un avance variable dependiendo de la velocidad de giro del
motor y aumentando con el incremento del rgimen pero no
proporcionalmente.
3.- Una correccin de este avance en funcin de la carga soportada
por el motor: esta correccin es positiva si la carga disminuye,
pero puede ser negativa para evitar la contaminacin en ralent o en
caso de utilizacin del freno motor.
Para conseguir que el ngulo vari en funcin del n de revoluciones
se utiliza un "regulador centrifugo" que va en el interior del
distribuidor. La regulacin del punto de encendido no solo depende
de n de revoluciones del motor, sino que tambin depende de la carga
o llenado de sus cilindros, es decir, de que este mas o menos
pisado el acelerador. Para corregir este problema se utiliza el
"regulador de vaci".
Los dispositivos de avance al encendido se construyen de tal
manera, que en un determinado motor se obtenga el punto de
encendido ms adecuado para cada numero de revoluciones y cada valor
de carga. El ajuste ms favorable significa conseguir la mayor
potencia posible del motor con un reducido consumo de combustible,
sin que llegue a aparecer el picado (avance excesivo) y los gases
se quemen bien en el cilindro, reduciendo la emisin de gases
contaminantes por el escape. Se obtienen as una serie de valores
del punto de encendido, en funcin del rgimen y la carga, que se
representan mediante grficas.
La combinacin de las curvas de avance de encendido (dispositivo
centrifugo, dispositivo por depresin) nos da como resultado el
avance ms adecuado para las diferentes condiciones de
funcionamiento del motor. Un motor funciona a plenas cargas, cuando
el conductor pisa a fondo el acelerador, por ejemplo cuando se esta
subiendo una pendiente. En estas condiciones, la variacin del
avance se efecta por el sistemas centrifugo. Por el contrario, un
motor funciona a carga parcial, cuando el pedal del acelerador no
esta pisado a fondo, por ejemplo, cuando el vehculo circula a
velocidad moderada por terreno llano. En estas condiciones, el
sistema de depresin da un cierto avance que se suma al aportado por
el sistema centrifugo.
Regulador centrfugo
El diseo de estos reguladores puede ser distinto de unos
fabricantes a otros pero el funcionamiento siempre se basa en los
mismos principios. Este dispositivo consta de dos masas excntricas
que pueden moverse sobre un plato porta-masas. Estas masas que
giran sobre unos pivotes (tetones o centradores) y se unen a la
leva por medio de unos muelles. Todo este conjunto se mueve
impulsado por el eje del distribuidor. Con el motor girando a
ralent, los muelles mantienen los contrapesos en reposo; pero a
medida que el motor coge revoluciones, la fuerza centrifuga hace
desplazar los contrapesos hacia el exterior lo que provoca el giro
del manguito de leva un cierto ngulo en el mismo sentido de giro
del distribuidor, lo cual supone que la leva comience a abrir los
contactos del ruptor unos grados antes que en la posicin de reposo
(ralent o bajas revoluciones del motor). El valor de ngulo mximo al
que se puede llegar es de 30 medidos en el cigeal.
El avance centrifugo varia el punto de encendido en funcin del
numero de revoluciones del motor, actuando sobre la leva del
rupto