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Sistema de Encendido
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Sistema de Encendido.
Como sabemos para que exista combustión debemos tener ciertos elementos tales como oxigeno
combustible, compresión (Hermeticidad) y “chispa” entre otros. Pues bien el sistema de encendido
es el encargado de proporcionar la chispa necesaria para que la mezcla se inflame.
Existen varios métodos para crear una chispa, dentro de las cuales por años se ha destacado el
sistema por bobina, y para analizar como funciona dicho sistema lo mejor es comenzar por el
clásico método de bobina comandadas por platinos.
Para poder analizar en forma apropiada como se produce una chispa por bobina debemos tener
muy en claro los principios y fenómenos que participan en la creación de la misma y cuando
ocurren.
- Creación de Tensión (Tensión Inducida).
Cuando un conductor eléctrico se enfrenta a un campo magnético variable se induce en el una
tensión cuya magnitud dependerá básicamente de tres condiciones.
- La magnitud o fuerza del campo magnético.
- La velocidad con la que se corten las líneas de fuerza.
- El largo y sección del cable
Si este cable esta físicamente dispuesto
en forma de espira la inducción será de
mayor cantidad ya que mayor numero
de cables estarán en presencia del
campo magnético.
El fenómeno de obtener energía eléctrica
gracias al magnetismo es también
inverso, es decir, podemos obtener magnetismos a través de la circulación de corriente por un
conductor.
Para reforzar más aun el campo magnético creado el conductor se deberá enrollar en forma de
espiras, creando así una bobina la cual con un núcleo de hierro creará un campo magnético con
fuerza.
Una vez analizado el comportamiento de inducción eléctrica y
creación de magnetismos podemos avanzar en el análisis del
encendido.
En la figura anterior se observa que el campo magnético tiene
movimientos gracias al cierre y apertura del interruptor
puesto que con cada acción aparecerá y desaparecerá.
Si juntamos ambos casos, es decir, electromagnetismo e
inducción, en un solo elemento podemos comprender el
principio de funcionamiento de un transformador y por
consiguientes el de una bobina de encendido.
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Como muestra la figura anterior al cerrar el
interruptor circulara corriente por la bobina
azul (primaria “A”) creándose en esta un
campo magnético el cual al crecer induce
una tensión en la bobina roja (secundaria
“B”) dicha tensión desaparecerá al tomar el
campo magnético su máxima magnitud.
Algo muy importante que debemos saber
es que los fenómenos magnéticos se
oponen a la tensión que los crea, es decir
en el caso anterior la tensión inducida es de
polaridad inversa a la de la batería lo que
hace que se resten.
El otro fenómeno que es muy importante de analizar es la desconexión del interruptor.
En el momento que se habré el interruptor se corta el paso de corriente a través de la bobina
primaria la que hace que el campo magnético comienza a desaparecer y con ello se cree una
nueva autoinducción en el secundario pero en este caso de igual polaridad que la batería lo que
hace que se sumen las tensiones creando con ello un arco voltaico en los contactos del interruptor
alargando de esta manera la permanencia del campo magnético primario.
En consecuencia en un osciloscopio los dos casos de conexión y desconexión crearan una curva
como la siguiente.
En donde tenemos que 1 es la corriente primaria que asciende
desde cero hasta su máximo valor creando con ello un campo
magnético.
2 que representa la tensión secundaria que parte desde un
pick máximo y decrece conjuntamente el campo magnético
primario alcanza su mayor valor.
3 cuando conectamos el interruptor y 4 cuando lo abrimos.
Este principio de funcionamiento es el que se mantiene para un
encendido por bobina en un automóvil comandado por platinos,
que vendrían siendo el interruptor. Pero no es aplicable en la
práctica puesto que el arco voltaico que se produce en el
movimiento de desconectarse es tan fuerte que los dañaría en
pocas funciones, a demás dicho arco hace que el campo
magnético no desaparezca en forma inmediata lo que hace que la inducción secundaria sea muy
poca.
Antes de hablar de otro elemento que viene a suplir dicha carencia, cabe hacer un resumen
de las leyes magnéticas que regirán todos los fenómenos que ocurren en el encendido por bobina.
1. En cualquier bobina se crean tensiones inducidas cuando se mueve dentro de un campo
magnético (Ley de Inducción).
2. Las tensiones inducidas tienen una polaridad tal que se oponen a la situación que lo crea
(Ley de Lenz), es decir, un campo magnético se opone a desaparecer.
3. La magnitud de la tensión inducida depende de la velocidad de variación del campo
magnético del número de espiras y de otras características de construcción de la bobina.
4. En el secundario de un transformador (bobina) se inducirá tensión siempre y cuando varíe
el campo magnético que crea la bobina primaria.
El condensador.
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Para suprimir la presencia del arco en los platinos se conectara en paralelo a este un
condensador que es un elemento semiconductor cuya característica es almacenar carga eléctrica
en una polaridad y descargarla en la otra.
Cuando el interruptor se abra y se cree en el un arco voltaico este será absorbido por el
condensador eliminando así el daño en los contactos
y logramos una desaparición más rápida del campo
magnético primario por consiguiente una inducción
en el secundario de mayor magnitud.
Al desaparecer el campo magnético primario y por lo
mismo desaparecer la corriente, el condensador se
descargará en este bobinado haciendo circular
corriente por el mismo una inducción en el
secundario; al terminar de descargarse desaparece la
corriente y se revierte el proceso. Teóricamente esto
ocurrirá indefinidamente pero en la realidad en cada
una de estas oscilaciones se pierde energía lo que en
un osciloscopio se vería de la siguiente manera.
Ahora podemos aplicar y comprender lo que ocurre en un circuito de encendido por bobina
comandada por platino y condensador y entender que hace cada elemento y por consiguiente
saber detectar una falla.
Fuerza y Control. Antes de continuar debemos conocer otro tipo de circuitos que se denominan “control o comando”
y “fuerza“.
Control o Comandos.
Representaran para nosotros todas las líneas
y elementos dispuestos de tal manera que en
forma automática o semiautomática controlen
una acción determinada.
Por Ejemplo, la disposición que tienen los
interruptores de puerta para encender una
ampolleta.
Cto. Fuerza.
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Es en el que se encuentra el elemento o los elementos ya sea
motor, ampolleta, Etc. Que va a realizar dicho trabajo, este
circuito es más fácil de entender que el anterior pues solo
encierra los dos polos que necesita el elemento para trabajar.
Por ejemplo, el motor de partida.
La combinación de ambos circuitos y su comprensión ayudara
mucho en la localización de fallas, puesto que al analizar un
circuito de comando, que es en donde por lo general se
encuentra la mayoría de las fallas. Se podrá visualizar un
sinnúmero de partes donde se pueda interrumpir un circuito o derivarse a masa.
Avance.
Retomando nuevamente el tema de encendido se hace muy recurrente el concepto de “avance”.
Para nosotros el avance en el encendido representara el tiempo en el que se adelantara la chispa
antes que el pistón complete su carrera de compresión (PMS).
Es decir, y apoyándonos en el dibujo, si
tuviésemos la situación representada en este
existiría 0º de avance puesto que la chispa salta
justo en el momento en que el pistón llega al PMS.
Pues bien como hemos mencionado, el avance se
obtiene al adelantar el salto de la chispa antes de
que el pistón concluya su carrera de compresión.
Tal como lo muestra el siguiente ejemplo, donde
hemos adelantado en 10 grados el salto de esta.
Lo que hemos utilizado como ejemplo es en realidad el ajuste
de avance inicial el cual se realiza en ralenti y en forma
manual moviendo el distribuidor.
¿Para que sirve avanzar el tiempo de salto de la chispa?
Como sabemos la combustión de la mezcla necesita de un tiempo determinado para realizarse,
debido a esto en altas revoluciones del motor el encendido debe realizarse antes de que el pistón
concluya su carrera así logrando que la combustión se realice antes y de esta manera aprovechar
al máximo la potencia de esta.
Existen básicamente dos maneras de realizar este trabajo de avanzar y son “Avance
Centrífugo” y “Avance por Vacío”.
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Avance Centrífugo.
Uno de los métodos para avanzar el encendido a altas revoluciones del motor es el sistema
centrífugo que consiste básicamente en dos pesos controlados por resorte, anexados a una placa
montada en el eje del distribuidor.
A medida que la velocidad del motor aumenta los pesos son
expulsados hacia afuera por la fuerza centrífuga con ello
arrastran la placa porta platino provocando al avance, es
decir que la nuez o el camon, ataque el platino logrando con
ello el salto anticipado de la chispa.
Los resortes tienen diferente construcción lo que hace que el
que tiene menor tensión active primero que el otro evitando
así un sobre avance no deseado.
Los problemas que se pudieran encontrar en este tipo de
avance apunta directamente a su relación mecánica, es
decir, desgastarse mala manipulación (armado) suciedad,
falta de mantención Etc.
Avance por Vacío.
Cuando el motor opera bajo una carga ligera y a media apertura del acelerador (mariposa)
necesita cierto avance para la óptima combustión.
El vacío de un motor varia según la carga que se le aplique y de este principio se basa el sistema
de avance por el vacío para adelantar el punto en determinados ocasiones (bajas revoluciones).
Como muestra la figura al
aplicar presión en el pedal y
abrir la mariposa se le esta
aplicando una carga al motor
lo que se traduce en la mayor
aplicación de vacío a la
membrana lo que a su vez
atraerá hacia si el vástago y
con ello la placa donde esta
montado el captador
magnético provocando que la
señal de este se avance en el
tiempo y avance el punto del
encendido.
Algo muy importante que
destacar es la conexión o el lugar de conexión del vacío pues como muestra el gráfico esta justo
en la mariposa para provocar la aplicación de vacío al momento de aceleración y el retraso con
mariposa totalmente abierta.
Al igual que en un sistema centrífugo las fallas que tiene este sistema son netamente mecánicas
como por ejemplo una membrana rota o una manguera etc.
Recuerde que un sistema de avance en malas condiciones puede provocar entre otras cosas una
mala aceleración perdida de potencia rendimiento e incremento del consumo de combustible.
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Sensor de Detonaciones.
Siguiendo con el estudio de sensores para la inyección electrónica, abordaremos el sensor de
detonaciones y para ello recordaremos brevemente nuestras clases de encendido específicamente
lo que se refiere al reglaje del punto de encendido.
Para retomar el tema del avance del encendido recordaremos que para que se realice la
combustión se requiere un tiempo aproximado y constante de 2,5ms, indistintamente de la
velocidad a la que gire el motor, en base a lo anterior, si el motor aumenta su velocidad de giro el
salto de la chispa debe adelantarse para que produzca correctamente la combustión.
Además por otra parte cuando el motor se encuentre bajo carga aumentara la Tº y presión de
combustión y con ello la posibilidad de pistoneo lo que provocara perdida de potencia y dañaría al
motor.
De esta última condición se desprende también la necesidad de controlar el retraso del punto de
salto de la chispa es decir, el sistema debe estar en condiciones de mantener un control siempre y
en todo momento del tiempo en el que se encienda la mezcla a través de la chispa de encendido.
Para obtener a las dos condiciones anteriores existen 2 métodos antiguos que serán reemplazados
con los nuevos sistemas electrónicos: “El avance centrifugo y por vacío”.
a. Centrifugo.
Basado en un juego de contrapeso, al aumentar la velocidad del motor, dichos contrapesos
arrastran la nuez donde se encuentra el captador de encendido adelantado la señal de este y por
consiguiente el salto de la chispa. En resumen este tipo de avance responde a la necesidad de
adelantar la chispa en base a la velocidad de giro del motor.
b. Vacío.
Este tipo de avance esta más abocado a las necesidades del sistema de retrasar el punto cuando
el motor este bajo carga.
En lo general existen 2 sistemas antiguos de avance por vacío diferenciándose uno del otro por el
lugar donde tomen su conexión, pero su función es la misma.
B1. Conexión Antes de la Mariposa.
En este sistema la membrana no recibe vacío al estar el motor en relenti, pero al abrir levemente
la mariposa se le suministra un pequeño vacío que provoca un discreto avance, a hora bien si la
carga aumenta el vacío disminuye y el sistema no avanza y más bien retarda, disminuyendo el
riesgo de pistoneo.
B2. Con Conexión tras la Mariposa.
En este caso el mecanismo esta diseñado para que tenga un vacío y un avance inicial
permanente, cuando se aplica carga el vacío se pierde y con ello el sistema atrasa el punto
provocando la misma reacción que en el caso anterior.
Una ves recordado como funciona el avance y para que esta diseñado, aplicaremos el mismo
concepto en el control electrónico de este.
La computadora, en este caso, reemplazara el avance centrífugo y por vacío en cuanto al
adelantamiento y retraso del punto según corresponda, para ello necesita 3 sensores claves.
a. Sensor de Giro del Cigüeñal.
Será el encargado de entregarle la velocidad de giro del motor para avanzar el punto reemplaza
de esta manera el avance centrifugo.
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b. Sensor de Carga.
El sensor de presión absoluta del múltiple (MAP) esta conectado directamente al vacío del múltiple
y entrega un valor aproximado de 1.5v en relenti, al aplicar carga el vacío disminuye y el voltaje
de este sensor aumenta con lo que la computadora reacciona retrasando el punto, lo suficiente,
para evitar la detonación.
Este sensor reemplaza al sistema de avance por vacío.
c. Sensor de Detonaciones.
Por ultimo existe un sensor que
complementa la función del MAP en cuanto
al retraso del punto.
Este sensor es básicamente un micrófono
fabricado de un piezo eléctrico semejante al
cuarzo, el que al estar en presencia de
ruidos crea una tensión la que se utilizara
como señal eléctrica.
Cuando en el motor se provoque pistoneo o
detonaciones, esta situación será detectada por este sensor, el que generara una señal enviada
hacia la computadora la que retrasara el encendido de 2 en 2 grados hasta que desaparezca la
señal del sensor de detonaciones y por ende el pistoneo del motor, esto dentro de márgenes pre-
establecidos.
Tal como muestra la figura la señal del
sensor no es homogénea y su magnitud
depende directamente de los decibeles
del ruido que provoca dicha señal.
Pruebas al Sensor.
Basándonos en el diagrama eléctrico,
instalaremos un osciloscopio en la señal
del sensor, el que debe permanecer
conectado con el ramal para que exista
una carga al voltaje
generando por él. Luego
golpee ligeramente cerca del
sensor y observe en la
pantalla del osciloscopio una
señal parecida a la vista
anteriormente.
Es muy importante al
enfrentarse a una falla o
código de sensor de
detonaciones, primero saber
que el tiempo base de
encendido se encuentra bien
regulado, que la líneas eléctricas entre el sensor y la ECU están en buenas condiciones y
conectadas al momento de realizar la prueba, también el calaje de la distribución debe ser el
correcto y el sistema de Tº del motor estar sin problemas.
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Modulo de Encendido. (Interruptor eléctrico – “transistor”)
El modulo de encendido es el
encargado de aterrizar el
primario de la bobina logrando
con ello la circulación de la
corriente y creación del campo
magnético con la particularidad
de amplificar la corriente de
excitación dando como resultado
un magnetismo de mayor fuerza
que el que se conseguía con un
sistema con platinos.
Como se muestra en la figura
básicamente consta de 2
transistores de diferentes
nomenclaturas, es decir,
transistor A PNP y transistor B
NPN.
Funcionamiento
La figura muestra 4 conexiones básicas en donde la terminal Nº 1 es la receptora de la señal
emitida desde el captador inductivo del distribuidor, la Nº 2 es la alimentación de voltaje
necesario para su funcionamiento, Nº 3
presenta la conexión entre la terminal
negativa de la bobina y el modulo, y por
últimos la terminal Nº 4 es la derivación a
masa.
Al encontrarse la terminal Nº 2 energizada el
modulo recibirá un pulso desde el captador
magnético en la terminal Nº 1 lo que
representa la base de transistor “A”, dicho
transistor en ese momento conducirá entre
colector y emisor y provocara la conducción
entre la terminal de entrada de energía y la
base del transistor “B” y que a su ves
conducirá entre la terminal Nº 3 y Nº 4
(Tierra) logrando con ello la circulación de
corriente por el bobinado primario.
La conducción en el transistor “B” dependerá directamente de la duración de la señal del captador
en el transistor “A”.
Al dejar de ser conductor el transistor “B” interrumpirá bruscamente la circulación de corriente a
través del bobinado primario logrando con ello una autoinducción en el secundario.
Las grandes ventajas del modulo sobre el ruptor es que en el primero no existen movimientos
mecánicos ni desgastes de piezas tampoco tiene contacto que se quemen ni provoca arco
voltaico, además y como gran aporte de la electrónica al encendido, todo modulo tiene la
particularidad de amplificar la corriente que circulara por el primario. Logrando con ello un campo
mayor en menos tiempo.
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El Encendido y su Conexión con la Computadora de Inyección. Como es sabida la función básica del sistema de encendido es provocar la chispa necesaria para
lograr la combustión.
Pero existen funciones anexas a lo anterior tal como el avance. Pues bien como hemos analizado
anteriormente existen dos tipos de avance, centrífugo y por vacío. En el encendido electrónico
inductivo también podemos encontrar dichos sistemas y su funcionamiento y falencias son las
mismas que si fuera un distribuidor con platino.
- Control de Avance por Computadora. (EST).
Los sistemas electrónicos son mucho más precisos en el control de las funciones del motor tanto
en la dosificación del combustible (como veremos posteriormente) y en el control del avance del
encendido.
Cuando nos enfrentemos a un distribuidor que no presente ningún tipo de avance convencional,
estaremos en presencia de un control de avance electrónico por computador (EST).
En un sistema inductivo esto se refleja en la cantidad de conexiones que tendrá
En estas condiciones el modulo de encendido. Si recordamos un poco nuestro modulo original
contaba con 4 conexiones para su funcionamiento el cual se remitirá solamente a saturar la
bobina y provocar su corte.
Pues bien en un sistema de control electrónico del avance aumentara en 2 conexiones más como
mínimo las que representaran una señal de ida desde el modulo a la computadora indicándole la
posición del pistón Nº 1 con respecto al PMS derivada de la información que el captador
proporciona al modulo dicha señal será en forma digital en concordancia con la frecuencia del
captador magnético además esta señal proporcionara la velocidad de giro del motor.
Una segunda conexión deberá existir entre la computadora y el modulo encargada de traer la
señal de control del encendido que se traducirá en un adelantamiento o retrazo del tiempo de
encendido según las condiciones del motor lo requieran.
Condiciones para Regular el Tiempo.
En el encendido controlado por computadora existen básicamente tres tipos de situaciones para
controlar el encendido y que regirán el comportamiento del mismo.
1. Tiempo Base Inicial.
Consiste en el tiempo que se ajusta manualmente moviendo el distribuidor y fijándolo a su
posición en el motor. El ajuste de dicho tiempo debe realizarse por lo general teniendo en cuenta
la desconexión del nexo de control entre la computadora y el modulo del encendido conexión que
en Ford se llama Spout. La desconexión o el método que muestre cada fabricante permiten que la
computadora no intervenga en el control del punto mientras este se regula.
2. Tiempo Suplementario en Fase de Calentamiento.
Cuando el motor esta frió necesita un mayor avance para optimizar la combustión, esto se
traduce en un adelantamiento en el salto de la chispa.
Dicha información sobre el estado del motor la toma directamente del Sensor de temperatura del
refrigerante.
El avance que provoca es el máximo cuando el motor esta frió y a medida que se calienta el
avance disminuirá.
3. Tiempo Suplementario en Base a Diferentes Condiciones.
En el funcionamiento normal de motor existen diferentes condiciones que requieran de un control
del avance a esta situación el computador responde en forma óptima recurriendo a la información
que le entregan sus Sensores.
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4. Velocidad del Motor.
La mezcla aire combustible estequiométrica tienen un tiempo de combustión en condiciones
normales más menos de 2 a 3 milisegundos (aprox.) y esto es independiente de la velocidad a la
que gira el motor.
De lo anterior se desprende la necesidad de avanzar el salto de la chispa para proporcionar el
tiempo necesario para una óptima combustión. El computador recibe una señal de RPM desde el
modulo de encendido para realizar dicha función.
5. Carga del Motor.
Cuando el motor esta bajo carga se provoca una presión de la combustión lo que genera una alta
posibilidad de detonaciones en el motor con su consiguiente perdida de potencia, pistoneos etc.
La carga de un motor se manifiesta con una disminución del vacío del múltiple gracias a esto el
computador recibe la señal del Sensor de carga (MAP) y con esta retrasara el encendido en el
punto exacto para eliminar las detonaciones sin pender potencia.
La señal de la carga lo puede recibir directamente desde un sensor como el MAP o calcularla en
relación a información de otros Sensores tales como un TPS o flujómetro.
Existen algunos modelos que cuentan con un sensor especial detector de detonaciones que actúa
como un micrófono instalado en el motor el que al constatar una detonación envía una señal al
computador. El cual retardara el punto en forma gradual hasta eliminarlas.
Encendido Electrónico.
El encendido electrónico reemplaza al comando por platino básicamente por no tener piezas
mecánicas que se desgasten, además de ello logro aumentar la potencia del encendido desde
20Kv. a 40Kv. y con esto optimizar las condiciones de trabajo de motor. Pero también trajo
consigo el cambio de mentalidad de quienes deben trabajar en su mantención y reparación
puesto que de conocimientos mecánicos que debían de tener, se deberá pasar a una manera de
pensar más eléctrica e incluso electrónica.
Los tipos de encendido se diferencian básicamente por el captador que utilicen. Y en forma
general se tienen tres grandes métodos que son inductivos, Hall y óptico.
Circuito Electrónico Inductivo
Como se puede apreciar en el
circuito, el esquema de fuerza
es el mismo que un circuito
comandado por platino (en su
funcionamiento pero no en sus
componentes) por lo tanto las
fallas y análisis son los mismos.
Pero el circuito de control es
totalmente diferente a pesar de
que cumple la misma función de
excitar y desconectar la bobina
de encendido para que esta cree
una alta tensión de inducción
secundaria.
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Antes de avanzar en el análisis del circuito definiremos un par de conceptos nuevos.
Captadores Magnéticos.
Es una bobina creada sobre un imán
permanente cuyo campo magnético al ser
deformado por los camos de la leva del
distribuidor crea en dicha bobina una
tensión alterna.
Como se puede ver en el dibujo la
creación de tensión de este captador es
alterna y su magnitud y amplitud
dependerán directamente de la velocidad
de giro. Además su magnitud dependerá
de su construcción, es decir de la
capacidad del imán permanente del grosor
y cantidad de espiras y muy
particularmente del entre hierro que en
algunos casos es ajustable.
Sin embargo como podemos apreciar lo mejor es que el entre hierro sea mínimo (0,10) y
ajustable con filler magnético.
Como prueba general el captador magnético a una velocidad de arranque debe generar
aproximadamente 1VAC. Eficaz que es √3 veces menor que el valor real del pico, además en
mediciones de resistencia existen 2 valores bien repetidos que son 1000 Ω +/- y 500 Ω +/- .
La mejor manera de probar un captador magnético es puesta en el automóvil y con un
osciloscopio, la batería debe tener buena carga para un óptimo giro del motor.
La falla más típica es cortocircuito en sus espiras y perder la creación de tensión sobre todo en
caliente.
Su principal limitación es que como depende de la velocidad de giro para su magnitud de creación,
a bajas RPM. Se pierde su eficacia.
Existen varios modelos de captadores magnéticos y de diferentes formas pero todos ellos cumplen
el mismo principio de funcionamiento. La manera más fácil de identificación es porque constan de
dos cables exteriores para su conexión, pero también existen algunas modelos que traen tres
conectores lo que lleva a confundirlos con unos captadores de efecto Hall. Pues bien en estos
casos el tercer cable representa un blindaje contra frecuencia parásita que pudiera distorsionar la
señal desde el captador hasta la fuente receptora, este blindaje consiste en una malla aisladora
que rodea ambos cables portadores
y por el otro extremo dicha malla
esta conectado a masa.
Cuando se enfrente a un captador
de 3 cables y tenga dudas si es
magnético o Hall utilice un tester y
busque resistencia (1000 Ω 500
Ω). Entre 2 de los cables y a su vez
aislamiento total con el tercero
136 Profesor: Claudio Cordova Muñoz.
Bobina de Encendido Electrónico.
Su principio de funcionamiento es el mismo que el de una bobina convencional pero su
construcción es diferente.
Ideada para lograr una mayor potencia en el encendido dicha bobina es capaz de generara hasta
40Kv. (en algunos fabricantes) si el caso así lo requiere y poder suplir y compensar las
dificultades que pudieran presentarse en el trabajo final que es hacer saltar la chispa en la bujía
para encender la mezcla.
Existen básicamente 2 tipos de bobinas y diferenciados entre ellas por el sistema de enfriamiento
que utilizan.
- Refrigeración por Aceite.
Es la típica bobina en forma de botella cuyos bobinados están sumergidos en aceite dieléctrico
para enfriarlos debido al paso de la corriente a través de ellos. Sus resistencias ohmicas varían
entre 0,7 /Ω. En el primario y 8 a 12 K Ω en el secundario.
La medición de resistencia en el diagnostico de una bobina es clave y debe realizarse en frió y
caliente con una muy pequeña diferencia entre ambas mediciones.
- Refrigeración por Aire o Bobina Seca.
Es la más utilizada en estos momentos ya que la Tº generada por el paso de la corriente
disminuye gracias a la abreviación del tiempo de saturación. Además proporciona mayor
comodidad al fabricante para su ubicación puesto que se redujo el tamaño y ya no existe el
problema de derramar el aceite boca a bajo.
Al igual que la sumergida en aceite la medición de resistencia es muy importante y sus valores
van desde 0,3 a 0,9 Ω en el primario y 7 a 15kΩ en el secundario.
Sistema de Encendido Electrónico con Captador Hall.
Tal como veremos más a
delante en el circuito
electrónico básico para un
encendido electrónico
comandado por un
captador Hall, los
componentes de fuerza
son los mismos que un
inductivo, con sus mismas
funciones y fallas, ya sea
en cables, tapa, rotor,
bobinas y bujías, la
diferencia radical se sitúa
en el circuito de control el
cual utiliza un captador de
efecto Hall ubicado dentro
del distribuidor para saber la posición del giro del cigüeñal y así poder controlar el encendido.
Este tipo de encendido también es posible verlo en los sistemas que utilicen avances mecánicos
del punto pero lo más común es que será controlado directamente por la computadora de
inyección con lo que dicho sistema se regirá bajo las mismas condiciones que si se tratase de un
sistema inductivo.
137 Profesor: Claudio Cordova Muñoz.
Esquema Eléctrico Hall.
Funcionamiento de un Captador Hall.
El captador Hall es una unidad que cuenta con un elemento
semiconductor, el cual al circular corriente a través sus de
sus puntos A y B como muestra la figura y ponerse en
presencia de un campo magnético se creara o desviara en
forma perpendicular al flujo A-B una cantidad de electrones,
los cuales pasaran por una etapa amplificadora. Al cesar la
permanencia del campo magnético también se suspende el
flujo perpendicular.
Este fenómeno aplicado en el automóvil
se representara en la siguiente figura.
En donde la unidad Hall completa (imán y
semiconductor), están montados en una
misma pieza en el distribuidor y entre
ellos circulara una rueda con placas
magnéticas que se interpondrá entre el
imán y el semiconductor.
Al aplicar tensión (12v) entre los terminales positivo y negativo, circulara corriente entre ellos,
pero si la unidad semiconductora esta en presencia del campo magnético, se desviara una
corriente perpendicular y saldrá con ello una tensión por la terminal cero (0), y que es la señal
Hall.
Si la rueda sigue girando, una aspa se
interpondrá entre el imán y la unidad Hall
con lo que cesara de salir tensión por la
terminal cero (0).
Por lo general la cantidad de aspas es
proporcional al número de cilindros que
tenga el motor, y la osciloscopia que
veremos es una señal digital cuya
frecuencia es directamente proporcional a la
velocidad de giro del distribuidor.
El modulo de Encendido.
El modulo sigue cumpliendo la misma función de excitar y cortar la inducción en la bobina y por
consiguiente la chispa, la diferencia radical es que este modulo esta diseñado para recibir una
señal cuadrada desde el captador.
Necesita también una alimentación de 12v, masa y las conexiones necesarias entre el captador el
modulo y la computadora de inyección, si el sistema contara con una.
138 Profesor: Claudio Cordova Muñoz.
Prueba al Sistema.
Lo primero que se debe hacer es mirar muy bien el motor en busca de contactos sueltos, cables
cortados etc.
Es primordial que la persona que diagnostica una falla en un sistema de encendido tenga la
capacidad de ver los diferentes elementos que lo componen.
Revisar tensiones en las diferentes componentes ya sea la bobina, modulo y captador ya que
necesita una alimentación externa.
Además deberán analizarse como mínimo dos osciloscopia una que corresponda al circuito
secundario de encendido y lo otra, es la señal del captador Hall, señal que debe ser pura y sin
interferencias.
Sistema de Encendido Electrónico con sistema Óptico.
Al igual que en los dos sistemas
anteriores, este tipo de encendido
difiere de los demás básicamente
por el tipo de captador de giro que
posee, además este sistema utiliza
solo el sistema de avance por
computadora y el modulo de
encendido se remite solamente a un
transistor de potencia.
Esquema Eléctrico Óptico.
Sensor Óptico.
Consiste básicamente en un fotodiodo
enfrentando a un led (diodo emisor de
luz) y separados ambos por una rueda con
ranuras que en ciertas ocasiones deja
pasar la luz del led hacia el fotodiodo.
Como muestra la figura el captador
necesita una alimentación de 12v, una
masa y 2 cables que transporten las
señales a la computadora.
El integrado óptico cuenta con 2 led cuya luz al pasar por las
ventanas de la rueda activaran los fotodiodos dando paso a la
creación de una señal digital cuya frecuencia variara según las
veces que el fotodiodo se enfrente directamente a la luz de led.
139 Profesor: Claudio Cordova Muñoz.
Rueda Giratoria.
Como podemos observar en esta figura la rueda giratoria
cuenta con un conjunto interior de ranuras que representan la
cantidad de cilindros y que son utilizadas por la computadora,
entre otras cosas, para sincronizar el encendido con la
inyección, velocidad del motor etc.
El conjunto exterior de ranuras cuenta con 345 de ellas, que
se utilizan por la computadora para calcular el avance del
encendido.
Existen muchos tipos de ruedas, con diferentes cantidades de
ranuras pero lo importante es que ellas entreguen la
información ya descrita.
De lo antes dicho se desprende que si bien es cierto ambas
señales entregadas por el captador deben ser iguales en
magnitud (generalmente) también deben ser muy diferentes
en frecuencia.
Otra característica muy singular es que en
todo encendido óptico habrá una señal clara
que marque el cilindro Nº 1, dicha señal se
toma de las ranuras interiores, esto quiere
decir que si en una rueda tiene una ranura
por cilindro, una de ellas deberá ser diferente
y su curva característica será algo como
muestra la figura.
A diferencia de los circuitos Hall e inductivo
(con distribuidor) en los cuales no era
necesario identificar el cilindro Nº 1, puesto
que el salto de la chispa lo daba el calaje del
distribuidor y el punto donde apuntara el rotor. En el encendido óptico si es necesario identificar el
primer cilindro, pues este tipo de encendido es la base par la inyección secuencial, es decir, la
capacidad del sistema de inyectar combustible solo en el momento en que se va a ocupar en el
motor. (Ciclo de Admisión).
El reglaje del encendido en el sistema óptico se basa directamente en las ranuras exteriores ya
que esta le informa en forma precisa los grados de giro del cigüeñal (no importando la cantidad
de ranuras que tenga).
- El modulo de encendido (Igniter).
El modulo de encendido o más conocido en este sistema
como transistor de poder tiene la finalidad de cortar y
permitir la circulación de la corriente en el primario (al igual
que en los otros sistemas) pero a diferencia de un
encendido Hall o inductivo este no se comunica
directamente con el sensor captador, si no que con la
computadora.
140 Profesor: Claudio Cordova Muñoz.
- Funcionamiento.
Básicamente cuenta con 3
conexiones en las cuales A es una
conexión directa con tierra, B es
la Línea entre la terminal negativa
de la bobina y el modulo camino
por el que circula la corriente
primaria y por ultimo “C” es la
comunicación entre el modulo y la
computadora esta señal es del
tipo digital, es decir, una
frecuencia cuadrada pura.
Pruebas al Sistema.
Recordando el circuito eléctrico de
un sistema óptico, lo primero que
debemos hacer es verificar que
las alimentaciones de voltaje
estén presentes en cada uno de
los elementos que intervienen y
en el momento adecuado, además
que existan las conexiones o
masa que se necesitan para un
buen funcionamiento.
Este sistema es un poco más complejo de diagnosticar puesto que en el existen más elementos.
Por ejemplo, si nuestro problemas es que no hay ni chispa ni inyección, lo lógico nos llevara a
buscar un elemento que intervenga en ambas funciones, en este caso son 2, el captador óptico y
la computadora.
Como la computadora es mucho más difícil de comprobar en malas condiciones debemos
descartar a través de las pruebas del sensor.
Con un osciloscopio probaremos tensión de alimentación, masa y 2 señales hacia la computadora,
verificaremos que las líneas entre ambas estén bien etc.
Nota
Algo muy frecuente en este tipo de sensor es que al ser las ranuras exteriores tan finas tienden a
taparse con suciedad, aceite, etc. Con la cual el fotodiodo nunca recibirá la luz del LED.
De lo anterior desprendemos que en una buena mantención se limpie dicha rueda y reparen
perdidas de aceite en este sector.
Otro problema típico que podría darse es que no hubiese chispa pero si inyección, en este caso los
elementos involucrados serian el Igniter y el computador.
Pues bien en esto caso lo que debemos verificar es que en el Igniter estén presentes las señales
de trabajo descrito anteriormente mediante el tester y osciloscopio.
Por ultimo el Cto de fuerza debe diagnosticarse íntegramente a través de una osciloscopia de
secundario y una inspección de elementos tales como cables, rotor, tapa, etc.
141 Profesor: Claudio Cordova Muñoz.
Encendido DIS.
El sistema de encendido DIS es aquel que no utiliza un distribuidor para hacer llegar la chispa
necesaria a cada cilindro, y en su reemplazo cuenta con una bobina de encendido para cada uno o
para cada 2.
Si bien es cierto existen sistema de encendido directo, con platino (citroneta) nos abocaremos
más al análisis de los sistemas más modernos y que son completamente computarizados.
Circuito Eléctrico.
El circuito eléctrico lo dividiremos en control y fuerza, y es en este último en el que se han sufrido
los mayores cambios o
más significativos tanto en
sus componentes, sus
curvas osciloscópicas y en
su funcionamiento a pesar
de que su tarea de hacer
saltar la chispa en la bujía
es la misma.
Circuito Electrónico DIS.
Bobina de Encendido DIS.
La bobina de encendido
directo es del tipo de alta
potencia y seca esto debido
que al poco tiempo que se
mantiene la corriente en el
primario, su temperatura no
aumenta demasiado. La
diferencia principal entre
esta y una de encendido
con distribuidor es su
construcción, pues este tipo
de bobina cuenta con 2
torres de alta tensión, que
son precisamente los 2 extremos del bobinado secundario, además, el bobinado secundario esta
totalmente aislado, del primario.
Una de las pruebas que deben aplicárseles a una bobina de encendido es el medir sus resistencias
tanto en el primario (0,5 – 1ohms) como en el secundario (7 KΩ aprox.) También debe
verificarse el aislamiento entre las torres de alta tensión.
142 Profesor: Claudio Cordova Muñoz.
Circuito De Fuerza de Dis.
Para el análisis de nuestro circuito de fuerza tomaremos como ejemplo un motor de cuatro
cilindros, con un orden de trabajo 1342
Si observamos en la figura 2 y 3 van en
carrera ascendente pero el nº2 en
escape y el 3 en compresión, pues bien,
el encendido en este momento tendrá
que estar dispuesto para que la bobina B
entre en saturación.
Al cerrar el interruptor B circulara por la bobina primaria de
la bobina B produciéndose el campo magnético y la
saturación de esta.
Al
interru
mpir el
flujo de corriente por el circuito con la apertura
del interruptor se inducirá una alta tensión en el
secundario con lo cual hará circular una corriente
entre las cargas (Bujías) con un sentido inverso a
la circulación de la corriente primaria.
La circulación de la corriente en las bujías
provocara una diferencia de polaridad de la curva
de encendido que veremos tanto en el Cilindro 3 como en el 2, esto debido a que si seguimos el
curso de la corriente, en la bujía 2 esta pasa desde el electrodo a masa y en la 3 desde masa a
electrodo.
Si bien es cierto hablaríamos de 2 cilindros con chispas al mismo tiempo, pero la situación no es
tan así, puesto que el cilindro 2 esta en escape con lo que no necesita una gran cantidad de
energía para atravesar los electrodos de la bujía, lo que se resumirá como el cierre del circuito.
En cambio el cilindro 3 esta en compresión oponiendo una gran dificultad a la ionisacion de los
electrodos provocando una chispa que será ocupada para inflamar la mezcla que se encuentra
comprimida en ese momento.
143 Profesor: Claudio Cordova Muñoz.
Circuito de control.
Este circuito cumple la tarea de hacer circular corriente por el primario de la bobina e
interrumpirla, todo esto en forma coordinada con el funcionamiento del motor, a demás tiene la
tarea de controlar el avance.
Existe diversidad de sistemas Dis, pero lo separaremos en 2 grupos según sus características en
relación con la inyección, es decir, secuencial y no secuencial.
No Secuencial.
Utiliza básicamente para su funcionamiento, un
sensor de giro (generalmente inductivo) un
modulo y un control o computadora.
Al girar el motor el sensor de posición del
cigüeñal montado ya sea en la polea del mismo
como en el volante del motor, genera una señal
análoga cuya característica principal es tener,
una cresta (negativa y positiva) diferente, dicha
característica le indica la posición del cilindro una
a la computadora y con ello esta puede
sincronizar el orden de encendido en el cual
deben trabajar las bujías.
Al igual que en el encendido óptico existe
diversidad de formas en poleas, por ejemplo
están las que tienen solo una muesca la que
produce la señal para el Nº 1
Otras que tienen una para cada cilindro
diferenciando al Nº 1, o bien otras que son
completamente dentadas indicando diferentes posiciones del cigüeñal.
Un dato bastante importante es la posición del sensor en el
motor, con respecto a los muñones del cigüeñal pues este
deberá estar siempre avanzado al Angulo recto de este, tal
como lo muestra la figura.
Este Angulo que se forma entre 2 ejes segmentados
representara nuestro avance inicial. Este dato es fijo y la
computadora lo dará por hecho que esto es así.
Los datos proporcionados por el sensor permitirán a la
computadora, además de controlar el encendido también la
inyección puesto que por ejemplo en un sistema
monopunto, estará en condiciones de inyectar o proporcionar
un pulso de inyección en cada carrera del ciclo es decir, cada
vez que el cigüeñal de un giro completo.
En los motores multipunto y con encendido Dis ocurre lo
mismo que si fuese monopunto puesto que los inyectores trabajan unidos a un solo terminal de
inyección en la computadora (Motores de 4 cilindros).
Existen motores de 6 cilindros que trabajan con bancos de inyectores, pero esto a pesar de tener
2 líneas de inyección trabajan juntas, ejemplo de esto es el motor 2.8 de 6 cilindros en V del
Bereta.
144 Profesor: Claudio Cordova Muñoz.
En el diagrama se representa el punto
exacto en el que se produce el salto de la
chispa tanto en el cilindro Nº 1 como en el
4, al estar el primero en compresión es en
este donde se provocara la combustión.
Además para nuestro ejemplo hemos
tomado un motor mono punto el que
inyectara combustible en el múltiple en
forma sincronizada con el salto de la chispa
y por cada giro del cigüeñal.
Ahora bien este combustible será
transportado por el múltiple de admisión al
cilindro que este pronto a la carrera de
admisión igual que en un motor con
carburador.
Como hemos visto en el esquema eléctrico los componentes de control de un sistema DIS no
secuencial son simples de identificar.
En el circuito A (Citroen ax) al
sensor dirige su señal directamente
a la computadora en la que se
encuentran incorporados los
transistores de poder que actuar
como modulo de encendido.
Cabe destacar que las conexiones
eléctricas son bien especificas en
donde el conjunto de bobinas
cuenta con tres líneas básicas, una
de ellas es una alimentación de positivo (12v) procedente del rele de encendido y las otras 2 son
las señales controladoras procedentes desde el computador (señal de encendido primario).
Por su parte el captador deberá proporcionar una
señal inductiva que tenga una clara diferencia
indicando el cilindro Nº 1.
En el esquema B el modulo de encendido
es exterior, en este caso la señal del
sensor se dirige hacia el modulo el que a
su vez envía ala computadora una señal
digital de giro con la que esta podrá
realizar la función de control sobre el
modulo y este sobre el primario de las bobinas.
A diferencias del circuito A en este caso las señales procedentes de la computadora no son las de
encendido primario si no unas digitales de igual frecuencia.
Además este modulo debe ser alimentado de masa, positivo y tener buenas conexiones entre en
el y las bobinas.
145 Profesor: Claudio Cordova Muñoz.
Sistema de Encendido DIS secuencial.
Este es el último sistema de encendido y a
logrado unir en forma eficiente la dosificación
de combustible y encendido logrando un
mayor aprovechamiento y economía del
combustible al poder proporcionar la mezcla
justa en el tiempo preciso con la chispa
adecuada.
Difiere del sistema anterior básicamente por
contar con un sensor de giro más el CMP o
sensor del árbol de leva, como recordaremos
en el ciclo de combustión de un motor de 4
tiempos el cigüeñal debe realizar 2 giros
completos para completarlos, esto quiere
decir que aunque se tenga una marca en la
polea o volante de este sincronizada con el
movimiento del pistón Nº 1 seria imposible
saber si este llega al PMS en una carrera de
compresión o escape.
Pues bien a suplir la falencia anterior viene el sensor en el árbol del levas.
Para graficar lo dicho anteriormente tomaremos los 4 tiempos de los cilindros Nº 1 y a su vez
mostraremos el sincronismo con ambas poleas.
Como muestra la grafica con un sensor en el leva, si es posible saber en que carrera llega al PMS
el pistón Nº 1 logrando con ello sincronizar la apertura del inyector de ese cilindro justo antes de
la apertura de la válvula de admisión haciendo posible una mayor economía de combustible
puesto que solo se proporcionara este al cilindro que lo vaya a ocupar en su oportunidad.
Para el encendido en si este sensor ayuda para un mejor control del avance, pero en cuanto al
salto de la chispa no tiene injerencia puesto que esta sigue saltando en cilindros pares no
importando la carrera en la que se encuentren (escape o admisión).
Sensor CMP (Camshaft – Position).
El CMP o sensor de la leva es del tipo Hall, por la capacidad de
crear una señal a baja velocidad, su funcionamiento y
comprobaciones son los mismos ya descritos en el sistema
Hall. Esta instalado en la polea del eje de leva o en algunos
casos en la costilla de la culata sobre el eje mismo, este
también, al igual que el CKP, tiene una posición predefinida
con cierto grado de avance sobre el Angulo recto que marca la
carrera completa de comprensión.
146 Profesor: Claudio Cordova Muñoz.
Como se observa en el
diagrama eléctrico se
encuentra muy ligada la
inyección electrónica con
el encendido y ambos
controlados por una
misma unidad además,
cabe señalar que cada
inyector posee una línea
diferente de control lo que
determina su trabajo
independiente del resto.
Pruebas al Sistema.
Es imprescindible que en
el circuito de fuerza se
realicen osciloscopia de
encendido, cilindro a cilindro o en su conjunto, además de tomar resistividad tanto de cables
como de bobinas, en todo caso, en este tipo de sistema las fallas son más esporádicas ya que han
eliminado gran parte de los elementos mecánicos que provocan desgaste.
En cuanto a los circuitos de control es muy importante contar con el diagrama eléctrico del circuito
en el que estamos trabajando o bien ser capaces de identificar los elementos que se utilizan y
poder realizar uno propio, todo esto para verificar alimentaciones tanto de positivo como masa,
seguimiento de líneas y señales.
Por ultimo recordaremos que antiguamente cuando fallaba un cilindro, era fijo que se debía a
compresión defectuosa o el encendido y por lo general era este ultimo la causa del problema,
pues bien en la actualidad sé a incorporado un elemento más para verificar, la inyección, puesto
que a hora existe una fuente de alimentación para cada cilindro.