Sistemas de
encendido
Comparación de los sistemas de encendido.
Encendido convencional
Ofrece un buen funcionamiento para exigencias normales (capaz de generar hasta
20.000 chispas por minuto, es decir puede satisfacer las exigencias de un motor
de 4 cilindros hasta 10.000 r.p.m. Para motores de 6 y 8 cilindros ya daría mas
problemas). La ejecución técnica del ruptor, sometido a grandes cargas por la
corriente eléctrica que pasa por el primario de la bobina, constituye un
compromiso entre el comportamiento de conmutación a baja velocidad de rotación
y el rebote de los contactos a alta velocidad. Derivaciones debidas a la
condensación de agua, suciedad, residuos de combustión, etc. disminuyen la
tensión disponible en medida muy considerable.
Encendido con ayuda electrónica
Existe una mayor tensión disponible en las bujías, especialmente en los altos
regímenes del motor. Utilizando un ruptor de reducido rebote de contactos,
puede conseguirse que este sistema trabaje sin perturbaciones hasta 24.000 chispas
por minuto. El ruptor no esta sometido a grandes cargas de corriente eléctrica
por lo que su duración es mucho mayor lo que disminuye el mantenimiento y las
averías de este tipo de encendido. Se suprime el condensador.
Encendido electrónico sin contactos
Estos modelos satisfacen exigencias aun mayores. El ruptor se sustituye por un
generador de impulsos ("inductivo" o de "efecto Hall") que
están exentos de mantenimiento. El numero de chispas es de 30.000. Como
consecuencia de la menor impedancia de las bobinas utilizadas, la subida de la
alta tensión es más rápida y, en consecuencia, la tensión de encendido es menos
sensible a las derivaciones eléctricas.
Encendido electrónico integral
Al quedar suprimidos los dispositivos mecánicos de los sistemas de corrección
de avance del encendido por la aplicación de componentes electrónicos, se
obtiene mayor precisión en las curvas de avance, que pueden adaptarse
cualquiera que sea su ley, cumpliendo perfectamente con la normativa de
anticontaminación. El mantenimiento de estos sistemas de encendido es
prácticamente nulo.
Encendido electrónico para inyección de gasolina
En los actuales sistemas de inyección electrónica de gasolina se combinan con
un encendido electrónico integral aprovechando muchos de los sensores que les
son comunes y la propia unidad de control (UCE) para gobernar ambos sistemas.
Dentro de estos sistemas de encendido podemos encontrar los que siguen usando
el distribuidor y los que lo suprimen por completo (encendido electrónico estático
DIS).
Encendido por descarga de condensador
Este sistema que se aplica a motores que funcionan a un alto nº de revoluciones
por su elevada tensión en las bujías. La subida rápida en extremo de la tensión
de encendido hace a la instalación insensible a derivaciones eléctricas. Sin
embargo la chispa de encendido es de muy corta duración.
El circuito de encendido ¿que es?.
El circuito de encendido utilizado en los motores de
gasolina, es el encargado de hacer saltar una chispa eléctrica en el interior
de los cilindros, para provocar la combustión de la mezcla aire-gasolina en el
momento oportuno. La encargada de generar una alta tensión para provocar la
chispa eléctrica es "la bobina". La bobina es un transformador que
convierte la tensión de batería 12 V. en una alta tensión del orden de 12.000 a
15.000. Una vez generada esta alta tensión necesitamos un elemento que la
distribuya a cada uno de los cilindros en el momento oportuno, teniendo en
cuenta que los motores policilindricos trabajan en un ciclo de funcionamiento
con un orden de explosiones determinado para cada cilindro (ejemplo: motor de 4
cilindros orden de encendido: 1-3-4-2). El elemento que se encarga de distribuir
la alta tensión es el "distribuidor o delco". La alta tensión para
provocar la chispa eléctrica en el interior de cada uno de los cilindros
necesita de un elemento que es "la bujía", hay tantas bujías como
numero de cilindros tiene el motor.
En los esquemas de abajo vemos un "encendido convencional" o
también llamado "encendido por ruptor".
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La bobina |
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Bobina clásica utilizada en los
circuitos de encendido por ruptor. Existen variantes
dentro de este tipo de bobinas, además de la representada en la figura están
las de doble arrollamiento primario, las que intercalan una resistencia
exterior con el circuito primario, bobinas con doble arrollamiento secundario
(de chispa perdida) y las bobinas de potencia. |
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Bobina doble de 4 salidas para alta tensión
utilizada en los circuitos de encendido electrónico estático (DIS). En este tipo de encendidos se suprime el distribuidor o delco.
La unidad de control electrónica (UCE) determina el corte de la corriente en
el primario para provocar el salto de chispa en dos cilindros a la vez, una
chispa se pierde por eso a este encendido se le llama también de "chispa
perdida". |
El distribuidor
El distribuidor también llamado delco a evolucionado a la
vez que lo hacían los sistemas de encendido llegando a desaparecer actualmente
en los últimos sistemas de encendido. En los sistemas de encendido por ruptor,
es el elemento más complejo y que más funciones cumple, por que además de
distribuir la alta tensión como su propio nombre indica, controla el corte de
corriente del primario de la bobina por medio del ruptor generándose así la
alta tensión. También cumple la misión de adelantar o retrasar el punto de
encendido en los cilindros por medio de un "regulador centrifugo" que
actúa en función del nº de revoluciones del motor y un "regulador de
vació" que actúa combinado con el regulador centrifugo según sea la carga
del motor (según este mas o menos pisado el pedal del acelerador).
Mueve el raton por los elementos que forman el
distribuidor y entra para ver una explicación de su funcionamiento.
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El encendido clásico por ruptor se beneficia de la aplicación de
la electrónica en el mundo del automóvil, salvando así los inconvenientes del
encendido por ruptor que son: la aparición de fallos de encendido a altas
revoluciones del motor así como el desgaste prematuro de los contactos del ruptor
que obliga a pasar al vehículo por el taller cada pocos km. A este tipo de
encendido se le llama: "encendido con ayuda electrónica" (figura
derecha), el ruptor ya no es el encargado de cortar la corriente eléctrica de
la bobina, de ello se encarga un transistor (T). El ruptor solo tiene
funciones de mando por lo que ya no obliga a pasar el vehículo por el taller
tan frecuentemente, se elimina 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. |
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Una evolución importante del distribuidor o delco vino provocada
por la sustitución del "ruptor", elemento mecánico, por un
"generador de impulsos" que es un elemento electrónico. Con este tipo
de distribuidores se consiguió un sistema de encendido denominado: "totalmente
electrónico" como se ve en el esquema de la figura de la derecha. |
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El distribuidor dotado con generador de impulsos es igual al
utilizado en los sistemas de encendido no electrónicos, es decir, cuenta con los
elementos de variación del punto de encendido ("regulador centrifugo"
y "regulador de vació") y de mas elementos constructivos. La
diferencia fundamental esta en la sustitución del ruptor por un generador de
impulsos y la eliminación del condensador.
El generador de impulsos puede ser de tipo "inductivo", o de
"efecto Hall":
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El generador de impulsos de inducción: es uno de los más utilizados en los sistemas de encendido. Esta
instalado en la cabeza del distribuidor sustituyendo al ruptor, la señal eléctrica
que genera se envía a la unidad electrónica que gestiona el corte de la
corriente del bobinado primario de la bobina para generar la alta tensión que
se manda a las bujías. |
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El generador de impulsos esta constituido por
una rueda de aspas llamada rotor, de acero magnético, que produce durante su
rotación una variación del flujo magnético del imán permanente que induce de
esta forma una tensión en la bobina que se hace llegar a la unidad
electrónica. |
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La rueda tiene tantas aspas como cilindros
tiene el motor y a medida que se acerca cada una de ellas a la bobina de
inducción, la tensión va subiendo cada vez con mas rapidez hasta alcanzar su
valor máximo cuando la bobina y el aspa estén frente a frente (+V). Al
alejarse el aspa siguiendo el giro, la tensión cambia muy rápidamente y
alcanza su valor negativo máximo (-V) . En este cambio de tensión se produce
el encendido y el impulso así originado en el distribuidor se hace llegar a
la unidad electrónica. Cuando las aspas de la rueda no están enfrentadas a la
bobina de inducción no se produce el encendido. |
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El generador de impulsos de "efecto
Hall" se basa en crear una barrera magnética para
interrumpirla periódicamente, esto genera una señal eléctrica que se envía a la
centralita electrónica que determina el punto de encendido. |
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Este generador esta constituido por una parte fija que se
compone de un circuito integrado Hall y un imán permanente con piezas conductoras.
La parte móvil del generador esta formada por un tambor obturador, que tiene
una serie de pantallas tantas como cilindros tenga el motor. Cuando una de
las pantallas del obturador se sitúa en el entrehierro de la barrera
magnética, desvía el campo magnético impidiendo que pase el campo magnético
al circuito integrado. Cuando la pantalla del tambor obturador abandona el
entrehierro, el campo magnético es detectado otra vez por el circuito
integrado. Justo en este momento tiene lugar el encendido. La anchura de las
pantallas determina el tiempo de conducción de la bobina. |
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Para
distinguir si un distribuidor lleva un generador de impulsos
"inductivo" o de "efecto Hall" solo tendremos que fijarnos
en el numero de cables que salen del distribuidor a la centralita electrónica.
Si lleva solo dos cables se trata de un distribuidor con generador de impulsos
"inductivo", en caso de que lleve tres cables se tratara de un
distribuidor con generador de impulsos de "efecto Hall".
Para el buen funcionamiento del generador de impulsos hay que comprobar la
distancia entre la parte fija y la parte móvil del generador, que siempre deben
de mantener la distancia que nos preconiza el fabricante.
Una vez mas el distribuidor evoluciona a la vez que se perfecciona
el sistema de encendido , esta vez desaparecen los elementos de corrección del
avance del punto de encendido ("regulador 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 demás
sistemas de encendido son el uso de:
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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 magnético frente a ella. |
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El captador esta formado por un imán
permanente, alrededor esta enrollada una bobina donde se induce una tensión cada
vez que pasa un diente de la corona dentada frente a el. Como resultado se
detecta la velocidad de rotación del motor. La corona dentada dispone de un
diente, y su correspondiente hueco, más ancho que los demás, situado 90º
antes de cada posición p.m.s. Cuando pasa este diente frente al captador la
tensión que se induce es mayor, lo que indica a la centralita electrónica que
el pistón llegara al p.m.s. 90º de giro después. |
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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 parecido 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 varia en función de la posición que ocupe el núcleo con respecto a
la bobina. |
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La centralita electrónica del "encendido electrónico integral" recibe señales
del captador o generador de impulsos para saber el numero de r.p.m. del motor
y la posición que ocupa con respecto al p.m.s, también recibe señales del
captador de depresión para saber la carga del motor. Además de recibir estas
señales 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 admisión. Con todos estos datos la centralita
calcula el avance al punto de encendido. |
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En estos sistemas de encendido en algunos
motores se incluye un captador de picado que se instala cerca de las cámaras
de combustión, 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 |
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El captador de picado viene a ser un micrófono
que genera una pequeña tensión cuando el material piezoeléctrico del que esta
construido sufre una deformación provocada por la detonación de la mezcla en
el motor. |
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El distribuidor o delco es accionado por el árbol de levas
girando el mismo numero de vueltas que este y la mitad que el cigüeñal. La forma
de accionamiento del distribuidor no siempre es el mismo, en unos el
accionamiento es por medio de una transmisión piñon-piñon, quedando el
distribuidor en posición vertical con respecto al árbol de levas (figura
derecha). En otros el distribuidor es accionado directamente por el árbol de
levas sin ningún tipo de transmisión, quedando el distribuidor en posición
horizontal (figura de abajo).
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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, como la vista
en el capitulo de bobinas.
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1- UCE. |
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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. |
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Para evitar este problema se usa una bobina
por cada cilindro (figura de la derecha). 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 ver este sistema haz clic aquí. |
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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".
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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 |
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Bujías |
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Grado térmico de las bujías: es la característica
mas importante de las bujías y esta 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 esta formada en general por un aislante
corto y grueso en su parte inferior, para que la evacuación del calor se
efectué mas 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 mas 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 ambos
condiciones, se llego así a las bujías "multigrado", que abarcan
varios grados térmicos.
Tipos de bujías:
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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. |
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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. |
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Para
la distancia entre electrodos se hace el reglaje 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.