Sistema de encendido del motor de gasolinaCuando se habla de sistema de encendido generalmente nos referimos al sistema necesario e independiente capaz de producir el encendido de la mezcla de combustible y aire dentro del cilindro en los motores de gasolina o LPG, conocidos también como motores de encendido por chispa, ya que en el motor Diesel la propia naturaleza de la formación de la mezcla produce su auto-encendido.

En los motores de gasolina resulta necesario producir una chispa entre dos electrodos separados en el interior del cilindro en el momento justo y con la potencia necesaria para iniciar la combustión.

Generación de la chispa

En conocido el hecho de que la electricidad puede saltar el espacio entre dos electrodos aislados si el voltaje sube lo suficiente produciéndose lo que se conoce como arco eléctrico. Este fenómeno del salto de la electricidad entre dos electrodos depende de la naturaleza y temperatura de los electrodos y de la presión reinante en la zona del arco. Así tenemos que una chispa puede saltar con mucho menos voltaje en el vacío que cuando hay presión y que a su vez, el voltaje requerido será mayor a medida que aumente la presión reinante. De esto surge la primera condición que debe cumplir el sistema de encendido:

Contenido del artículoGeneración de la chispa

Momento del encendido

Distribución del encendido

El diagrama básico

Descripción de los componentes

Fuente de alimentación

Generación del alto voltaje

Distribución

Adelanto del encendido con la velocidad del motor

Atraso al encendido cuando se llena mejor el cilindro

Pongamos todo junto

Condición 1: El sistema de encendido debe elevar el voltaje del sistema eléctrico del automóvil hasta valores capaces de hacer saltar la electricidad entre dos electrodos separados colocados dentro del cilindro a la presión alta de la compresión.

Momento del encendido

Durante la carrera de admisión la mezcla que ha entrado al cilindro, bien desde el carburador, o bien mediante la inyección de gasolina en el conducto de admisión se calienta, el combustible se evapora y se mezcla íntimamente con el aire. Esta mezcla está preparada para el encendido, en ese momento una chispa producida dentro de la masa de la mezcla comienza la combustión. Esta combustión produce un notable incremento de la presión dentro del cilindro que empuja el pistón con fuerza para producir trabajo útil.

Para que el rendimiento del motor sea bueno, este incremento de presión debe comenzar a producirse en un punto muy próximo después del punto muerto superior del pistón y continuar durante una parte de la carrera de fuerza.Cuando se produce la chispa se inicia el encendido primero alrededor de la zona de la chispa, esta luego avanza hacia el resto de la cámara como un frente de llama, hasta alcanzar toda la masa de la mezcla. Este proceso aunque rápido no es instantáneo, demora cierto tiempo, por lo que nuestro sistema debe producir la chispa un tiempo antes

de que sea necesario el incremento brusco de la presión, es decir antes del punto muerto superior, a fin de dar tiempo a que la llama avance lo suficiente en la cámara de combustión, y lograr las presiones en el momento adecuado, recuerde que el pistón está en constante movimiento. A este tiempo de adelanto de la chispa con respecto al punto muerto superior se le llama avance al encendido.

Si consideramos ahora la velocidad de avance de la llama como constante, resulta evidente que con el aumento de la velocidad de rotación del motor, el pistón se moverá mas rápido, por lo que si queremos que nuestro incremento de presión se haga siempre en la posición adecuada del pistón en la carrera de fuerza, tendremos necesariamente, que adelantar el inicio del salto de la chispa a medida que aumenta la velocidad de rotación del motor. De este asunto surge la segunda condición que debe cumplir el sistema de encendido:

Condición 2: El sistema de encendido debe ir adelantando el momento del salto de la chispa con respecto a la posición del pistón gradualmente a medida que aumenta la velocidad de rotación del motor.

La consideración hecha de que la velocidad de avance de la llama es constante no es estrictamente cierta, además en dependencia del nivel de llenado del cilindro con mezcla durante la carrera de admisión y de la riqueza de esta, la presión dentro del cilindro se incrementará a mayor o menor velocidad a medida que se quema, por lo que durante el avance de la llama en un cilindro lleno y rico la presión crecerá rápidamente y puede que la mezcla de las partes mas lejanas a la bujía no resistan el crecimiento de la presión y detonen antes de que llegue a ellas el frente de llama, con la consecuente pérdida de rendimiento y perjuicio al motor. De aquí surge la tercera condición que debe cumplir el sistema de encendido:

Condición 3: El sistema de encendido debe ir atrasando el momento del salto de la chispa a medida que el cilindro se llena mejor en la carrera de admisión.

Distribución del encendido

Cuando el motor tiene múltiples cilindros de trabajo resultará necesario producir la chispa cumpliendo con los requisitos tratados hasta aquí, para cada uno de los cilindros por cada vuelta del cigüeñal en el motor de dos tiempos, y por cada dos vueltas en el de cuatro tiempos. De aquí la cuarta condición:

Condición 4: El sistema de encendido debe producir en el momento exacto una chispa en cada uno de los cilindros del motor.

Veamos ahora como se cumplen estas exigencias por el sistema de encendido.

El diagrama básico

En la figura de la derecha se muestra un diagrama de bloques de los componentes del sistema de encendido tradicional.

Resulta imprescindible una fuente de suministro de energía eléctrica para abastecer al sistema, este puede ser una batería de acumuladoreso un generador.Luego será necesario un elemento que sea capaz de subir el bajo voltaje de la batería, a un valor elevado para el salto de la chispa (varios miles de voltios). Este generador de alto voltaje tendrá en cuenta las señales recibidas de los sensores de llenado del cilindro y de la velocidad de rotación del motor para determinar el momento exacto de la elevación de voltaje. Para la elevación del voltaje se usa untransformador elevador de altísima relación de elevación que se le llama bobina de encendido en trabajo conjunto con un generador de pulsos que lo alimenta.

Será necesario también un dispositivo que distribuya el alto voltaje a los diferentes cables de cada uno de los productores de la chispa dentro de los cilindros (bujías) en concordancia con las posiciones respectivas de sus pistones para el caso del motor policilíndrico.

Descripción de los componentes

Dada la diversidad y de formas en que pueden cumplimentarse en la actualidad las exigencias del sistema de encendido y a su larga historia de adaptación a las tecnologías existentes se hace difícil abarcar todas las posibilidades, no obstante, haremos un recorrido por los mas representativos.

La aparición en la década de los 60s del siglo pasado de losdispositivos semiconductores y en especial los transistores, y luego loscircuitos integrados, sentó pauta en la composición y estructura de los sistemas de encendido, de manera que para hablar de ellos habrá un antes, y un después, que son decisivos a la hora de describir un sistema de estos. Utilizaremos para la descripción del sistema uno de tipo clásico, de los utilizados antes de que los dispositivos electrónicos formaran parte del sistema.

Fuente de alimentación

La fuente de alimentación del sistema de encendido depende en muchos casos de la futura utilización a que se destine el motor, así tenemos que normalmente para el motor del automóvil que incluye, porque es requerido, una batería de acumuladores, se utiliza esta fuente para la alimentación del sistema, pero para los motores estacionarios, especialmente los pequeños, donde la

Figura 1

batería no es necesaria para otro fin, se acude a los generadores de pulsos eléctricos conocidos como magnetos. Estos magnetos son pequeños generadores del tipo de rotor a imanes permanentes de corriente alterna movidos por el propio motor y sincronizados con él  que producen electricidad para alimentar el sistema de encendido durante el tiempo necesario para generar la chispa.

En ocasiones y para la mayoría de los motores mono cilíndricos pequeños de arranque manual, la electricidad la induce un imán permanente empotrado en el volante en el lugar apropiado al pasar frente a una bobina fija en el cuerpo del motor.

Generación del alto voltaje

El voltaje de alimentación del sistema de encendido, por ejemplo, alimentado con una batería suele ser de 6, 12, o 24 volts, mucho mas bajo de los 18,000 a 25,000 voltios necesarios para generar la chispa entre los electrodos de la bujía, separados hasta 2mm, y bajo la presión de la compresión. Para lograr este incremento se acude a un transformador elevador con muy alta relación entre el número de vueltas del primario y del secundario, conocido como bobina de encendido. Usted se preguntará  ¿Cómo un transformador, si es corriente directa? pues sí, veamos como:

En la figura de la derecha se muestra un esquema del modo de convertir el voltaje de la batería al necesario para la chispa en el motor mono cilíndrico.Note como la corriente de la batería está conectada al primario del transformador a través de un interruptor y que la salida del secundario se conecta al electrodo central de la bujía. Todos los circuitos se cierran a tierra.

El interruptor está representado como un contacto, que era lo usual antes de la utilización de los dispositivos semiconductores. Hoy en día ese contacto es del tipo electrónico de diversos tipos.

Mientras el contacto está cerrado, circula una corriente eléctrica por el primario del transformador, en el momento de abrirse el contacto, esta corriente se interrumpe por lo que se produce un cambio muy rápido del valor del campo magnético generado en el núcleo del transformador, y por lo tanto la generación de un voltaje por breve tiempo en el secundario. Como la relación entre el número de vueltas del primario y del secundario es muy alta y además el cambio del campo magnético ha sido violento, el voltaje del secundario será extremadamente mas alto, capaz de hacer saltar la chispa en la bujía.

Figura 2

Sincronizando el momento de apertura y cierre del contacto con el movimiento del motor y la posición del pistón, se puede generar la chispa en el momento adecuado al trabajo del motor en cada carrera de fuerza.

Si en lugar de una batería se utiliza un magneto, el esquema es esencialmente el mismo, con la diferencia de que el magneto estará generando la corriente del primario en el momento de apertura del contacto, aunque en el resto del ciclo no genere nada. Utilizando el sincronismo adecuado, magneto-contacto-posición del pistón el encendido estará garantizado.

Distribución

Cuando el motor tiene mas de un cilindro se necesita un chispa para cada uno, puede optarse por elaborar un sistema completo independiente por cilindro y de hecho se hace, pero lo mas común es que solo haya un sistema generador del alto voltaje que produzca la elevación tantas veces como haga falta (una vez por cilindro) y otro aparato que distribuya la electricidad a la bujía del cilindro correspondiente. Este dispositivo se llama distribuidor.

A la derecha se muestra un esquema que sirve para entender como funciona el distribuidor.

Hemos supuesto el sistema de encendido para un motor de seis cilindros. Como se explicó anteriormente, un contacto eléctrico interrumpe el circuito primario de la bobina de encendido y genera en el secundario el voltaje suficiente. En este caso una leva exagonal sincronizada con el motor a través de engranajes gira, y abre el contacto en seis ocasiones por cada vuelta, el voltaje generado por la bobina de encendido se conecta a un puntero que gira también sincronizado con el motor, de manera que cada vez que la leva abre el contacto, uno de los terminales que conduce a una bujía está frente al puntero y recibe la corriente. Colocando adecuadamente los cables a las bujías correspondientes se consigue que con un solo circuito generador de alto voltaje se alimenten todas las bujías en el momento propicio.

En el esquema de abajo se ilustra el trabajo del distribuidor con un animado, considerando media vuelta del puntero del distribuidor.

Figura 4

Figura 3

Adelanto al encendido con la velocidad del motor

Ya sabemos como se genera el alto voltaje y además como se distribuye a las diferentes bujías del motor, ahora veremos como se puede adelantar el encendido

con el aumento de la velocidad de rotación del motor.

Consideremos el esquema de la figura 3, en él una leva determina el momento de la apertura del contacto y con esto el momento en que se produce la chispa en la bujía. Hemos visto que esta leva está montada en un eje que a su vez se mueve desde el motor a través de un engranaje para garantizar el debido sincronismo.  Si montamos la leva en su eje de manera que pueda girar sobre él y determinamos su posición exacta con respecto al eje a través de un mecanismo centrífugo podremos modificar la posición de la leva con respecto al eje en dependencia de la magnitud de la velocidad de su giro. De esta forma podremos ir adelantando el encendido cuando la velocidad aumenta y disminuyéndolo cuando esta velocidad baja. Como se altera la posición, la punta de la leva alcanzará a abrir el contacto con mas o menos atraso.

Este simple procedimiento es el que se usa con mucha frecuencia en los sistemas de encendido de los motores de automóvil. Unos contrapesos adelantan la posición de la leva con respecto a su eje debido a la fuerza centrífuga cuando la velocidad sube, y los muelles de recuperación del mecanismo la hacen retornar cuando baja.

Atraso al encendido cuando se llena mejor el cilindro.

Cuando se aprieta el acelerador se abre la mariposa del carburador o del sistema de inyección de gasolina y se llena mejor el cilindro del motor, esta apertura hace que la magnitud del vacío dentro del conducto de admisión entre el cilindro y la mariposa se reduzca, es decir la presión absoluta en este conducto aumenta al haber mejor acceso a la presión atmosférica exterior.

Figura 4

De esta forma, la magnitud de la presión absoluta dentro del conducto de admisión sirve para conocer de manera indirecta como se ha llenado el cilindro del motor, el valor de esta presión absoluta es la que se utiliza para adelantar o atrasar el momento del encendido. Para ello la base donde está montado el contacto descrito en la figura 3 se construye de manera tal que pueda girar con respecto al eje de la leva. Observe el animado de la figura 4. Un diafragma flexible al que se le aplica la presión del conducto de admisión vence la fuerza de un resorte (no representado), haciendo girar la base del contacto en mayor o menor proporción de acuerdo a la presión y por lo tanto mueve el contacto con respecto a la leva con lo que la apertura de este se logra mas temprano o mas tarde de acuerdo al llenado del cilindro. Resulta ser el mismo efecto del mecanismo centrífugo del punto anterior,

pero en este caso teniendo en cuenta el valor absoluto de la presión en el conducto de admisión. 

Pongamos todo junto

Tratemos ahora de poner todo junto como un conjunto, para ello utilizaremos el esquema de la figura 5 correspondiente al sistema de encendido típico por contacto, tal y como se usaba  antes de la introducción de los dispositivos semiconductores.

Observe que el cable procedente de la batería pasando por el interruptor de arranque alimenta el primario de la bobina de encendido. El circuito del primario se completa a tierra con el contacto dentro del dispositivo llamado como Conjunto distribuidor.Note también como la leva y el rotor que distribuye la corriente de alto voltaje a las diferentes bujías, están montados en el eje que se conecta al motor.

Un elemento nuevo es el condensador, está conectado en paralelo con el elemento móvil del contacto, este condensador ayuda a reducir las chispas en el contacto y aumenta la potencia de la chispa.El mecanismo centrífugo y el diafragma que sirven para acomodar el avance al encendido no están representados.

El cable de alto voltaje que sale de la bobina de encendido entra al centro del rotor por medio de un contacto deslizante y este lo transmite a la bujía correspondiente al girar.

Figura 5

Un distribuidor real luce así como se muestra en la figura 6, en el costado izquierdo está el diafragma de avance al que se conecta una manguera procedente del carburador. La tapa de color negro donde se conectan los cables de alta tensión está construida de un material plástico resistente al calor y aislante de la electricidad que se acopla al cuerpo con la ayuda de unas presillas metálicas fácilmente desmontables. Observe el tornillo lateral, ahí se conecta el cable procedente de la bobina de encendido, el cable exterior que se muestra, es el del condensador, que en este caso está en el exterior detrás del diafragma.

La pieza dorada mas inferior es el acoplamiento al engranaje del motor.

Entendido como funciona un sistema de encendido clásico (sin electrónica) veamos ahora el encendido electrónico

Otros temas sobre el automóvil aquí.  Para ir al índice general del portal aquí. 

Sistemas de encendido

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Encendido electronico integral

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 sistemas de encendido estudiados hasta ahora son el uso de:

Un sensor de rpm del motor que sustituye al "regulador centrifugo" del distribuidor. Un sensor de presión que mide la presion de carga del motor y sustituye al "regulador de

vacio" del distribuidor.

Las ventajas de este sistema de encendido son:

1. Posibilidad de adecuar mejor la regulación del encendido a las variadas e individuales exigencias planteadas al motor.

2. Posibilidad de incluir parametros de control adicionales (por ejemplo: la temperatura del motor).

3. Buen comportamiento del arranque, mejor marcha en ralentí y menor consumo de combustible.

4. Recogida de una mayor cantidad de datos de funcionamiento.

5. Viabilidad de la regulación antidetonante.

La superioridad de este encendido se aprecia claramente obsevando la cartografia de encendido donde se aprecia los angulos de encendido para cada una de las situaciones de funcionamieto de un motor (arranque, aceleracion, retencion, ralentí y etc.). El ángulo de encendido para un determinado punto de funcionamiento se elige teniendo en cuenta diversos factores como el consumo de combustible, par motor, gases de escape distancia al limite de detonación, temperatura del motor, aptitud funcional, etc. Por todo lo espuesto hasta ahora se entiende que la cartografia de encendido de un sistema de encendido electronico integral es mucho mas compleja que la cartografia de encendido electrónico sin contactos que utiliza "regulador centrifugo" y de "vacio" en el distribuidor.

Si ademas hubiese que representar la influencia de la temperatura, que normalmente no es lineal, u otra función de corrección, seria necesaria para la descripción del angulo de encendido de un "encendido electronico integral" una cartografia tetradimensional imposible de ilustrar.

FuncionamientoLa señal entregada por el sensor de vacio se utiliza para el encendido como señal de carga del motor. Mediante esta señal y la de rpm del motor se establece un campo caracteristico de ángulo de encendido tridimensional que permite en cada punto de velocidad de giro y de carga (plano horizontal) programar el ángulo de encendido mas favorable para los gases de escape y el consumo de combustible (en el plano vertical). En el conjunto de la cartografia de encendido existen, segun las necesidades, aproximadamente de 1000 a 4000 ángulos de encendido individuales.Con la mariposa de gases cerrada, se elige la curva caracteristica especial ralenti/empuje. Para velocidades de giro del motor inferiores a la de ralentí inferiores a la de ralentí nominal, se puede ajustar el ángulo de encendido en sentido de "avance", para lograr una estabilización de marcha en ralentí mediante una elevación en el par motor. En marcha por inercia (cuesta abajo) estan programados ángulos de encenidido adecuados a los gases de escape y comportamiento de marcha. A plena carga, se elige la linea de plena carga. Aqui, el mejor valor de encendido se programa teniendo en cuenta el limite de detonación.Para el proceso de arranque se pueden programar, en determinados sistemas, un desarrollo del ángulo de encendido en función de la velocidad de giro y la temperatura del motor, con independencia del campo característico del ángulo de encendido. De este modo se puede lograr un mayor par motor en el arranque.La regulación electronica de encendido puede ir integrada junto a la gestion de inyección de combustible (como se ve en el esquema inferior) formando un mismo conjunto como ocurre en el sistema de inyección electronica de gasolina denominado "Motronic". Pero tambien puede ir la unidad de control de encendido de forma independiente como se ve en el sistema de inyeccion electrónica denominado "LE2-jetronic".

 

Para saber el nº de rpm del motor y la posicion del cigueñal 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 magnético frente a ella. El captador esta formado por un imán

permanente, alrededor esta enrollada una bobina donde se induce una tensión cada vez que pasa un diente de la corona dentada frente a el. Como resultado se detecta la velocidad de rotación del motor. La corona dentada dispone de un diente, y su correspondiente hueco, más ancho que los demás, situado 90º antes de cada posición p.m.s. Cuando pasa este diente frente al captador la tensión que se induce es mayor, lo que indica a la centralita electrónica que el pistón llegara al p.m.s. 90º de giro después.

 

Para saber la carga del motor se utiliza un captador de depresión tiene la función de transformar el valor de depresión que hay en el colector de admisión en una señal eléctrica que será enviada e interpretada por la centralita electrónica. Su constitución es 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. La señal del captador de depresion no da una medida exacta de la carga del motor para esto es necesario saber la cantidad de masa de aire que entra en los cilindros (caudalimetro) y esto en los motores de inyeccion electronica de gasolina es un dato conocido por lo que la señal de carga utilizada para la preparacion de la mezcla puede usarse tambien para el sistema de encendido.

Ademas del sensor de rpm y del captador de depresión, el encendido electronico integral utiliza otros parametros 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 tambien la temperatura del aire de admisión a través de otre sensor situado en el caudalimetro.

Posición de la mariposa, mediante un interruptor de mariposa se suministra una señal de conexión tanto de ralenti como a plena carga del motor (acelerador pisado a fondo).

Tensión de la bateria es una magnitud de correción captada por la unidad de control. Captador de picado, aplicado a los sistemas de encendido mas sofisticados y que

explicamos mas adelante.

 

Unidad de control (encendido electronico integral EZ)Tal como muestra el esquema de bloques, el elemento principal de la unidad de control para encendido electronico es un microprocesador. Este contiene todos los datos, incluido el campo caracteristico (cartografia de encendido), así como los programas para la captación de las magnitudes de entrada y el calculo de las magnitudes de salida. Dado que los sensores suministran señales electricas que no son identificadas por el microprocesador se necesitan de unos dispositivos que transformen dichas señales en otras que puedan ser interpretadas por el microprocesador. Estos dispositivos son unos circuitos formadores que transforman las señales de los sensores en señales digitales definidas. Los sensores, por ejemplo: el de temperatura y presión suministran una señal analogica. Esta señal es transformada en un convertidor analogico-digital y conducida al microprocesador en forma digital.

Con el fin de que los datos del campo caracteristico (cartografia de encendido) puedan ser modificados hasta poco antes de ser introducidos en la fabricación en serie, hay unidades de control dotadas de una memoria electricamente 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 mayoria de las veces en combinación con la bobina de encendido. En el caso de una etapa de potencia de encendido externa, generalmente la unidad de control de encendido va montada en el habitaculo, y esto sucede tambien, 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 estan en el compartimento motor, necesitan un sistema de evacuacion de calor eficaz. Esto se consigue gracias a la aplicación de la tecnica hibrida en la fabricación de los circuitos. Los elementos semiconductores, y por tanto, la etapa de potencia, van montados directamente sobre el cuerpo refrigerante que garantiza contacto

termico con la carroceria. Gracias a ello, estos aparatos suelen soportar sin problemas temperaturas ambiente de hasta 100ºC. Los aparatos hibridos tienen ademas la ventaja de ser pequeños y ligeros.

La unidad de control de encendido ademas de la señal de salida que gobierna la bobina de encendido suministra otro tipo de salidas como la señal de velocidad de giro del motor y las señales de estado de otras unidades de control como por ejemplo, la inyección, señales de diagnostico, señales de conexión para el accionamiento de la bomba de inyección o relés, etc.Como hemos dicho anteriormente la unidad de control de encendido puede ir integrada con la unidad de inyección de combustible formando un solo conjunto. La conjuncion de ambos sistemas forman el sistema al que el fabricante Bosch denomina "Motronic".

Una versión ampliada es la combinación del encendido electrónico con una "regulación antidetonante". Esta combinación es la que se ofrece principalmente, ya que la regulación en retardo del ángulo de encendido constituye la posibilidad de actuación mas rapida y de efectos mas seguros para evitar la combustión detonante en el motor. La regulación antidetonante se caracteriza por el uso de un captador de picado que se instala cerca de las cámaras de combustión del motor, capaz de detectar en inicio de picado. Cuando el par resistente es elevado (ejemplo: subiendo una pendiente) y la velocidad del un motor es baja, un exceso de avance en el encendido tiende a producir una detonación a destiempo denominada "picado" (ruido del cojinete de biela). Para corregir este fenómeno es necesario reducir las prestaciones del motor adoptando una curva de avance inferior.

El captador de picado viene a ser un micrófono que genera una pequeña tensión cuando el material piezoeléctrico del que esta construido sufre una deformación provocada por la detonación de la mezcla en el interior del cilindro del motor.

 

Distribuidor de encendidoEn los sistemas de encendido electrónico integral el distribuidor suprime los reguladores mecánicos de avance al encendido como era la cápsula de vació. El distribuidor en este caso se limita a distribuir la alta tensión generada en la bobina a cada una de las bujías. En algunos casos como se ve en la figura el distribuidor conserva el "generador de impulsos" de "efecto Hall" cuya señal sirve a la centralita de encendido para detectar en que posición se encuentra cada uno de los cilindros del motor. Hay casos que el generador de impulsos también se suprime del distribuidor.

 

 

 

 

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El sistema de encendido del automovil

Antes de estudiar los distintos circuitos eléctricos que integran el vehículo automóvil daremos unas ideas sobre conocimientos básicos de electricidad. 

Concepto de electricidad y magnetismo

► Corriente eléctrica 

Para comprender mejor la corriente eléctrica es necesario conocer la constitución de la materia. 

Todo lo que ocupa un lugar en el espacio es materia. Cualquier cuerpo está constituido por materia. La materia, a su vez, se compone de partículas, infinitamente pequeñas, que se llaman átomos. 

El átomo, a su vez, se divide en dos partes fundamentales: 

Una parte central, llamada núcleo, y otra, que la forman unos cuerpos que giran alrededor del núcleo (según órbitas) (fig. 1), llamados electrones, con cargas negativas, mientras que el núcleo lo hace con cargas positivas. 

Los electrones se mantienen alrededor del núcleo, atraídos por éste, pues tiene cargas contrarias. 

Algunos electrones, que están muy retirados del núcleo, son fácil hacerlos escapar por medio de algún agente externo. Estos electrones son los que producen la corriente

eléctrica. 

► Intensidad de corriente 

Se entiende por corriente eléctrica, a través de un conductor, el movimiento de los electrones. 

Parece lógico que su intensidad venga dada por el número de electrones por segundo que pasa por un punto dado. Se mide en AMPERIOS. Los conductores por los cuales circulan grandes intensidades tendrán una gran sección (diámetro grande) metálica (cobre generalmente). 

Para medir la intensidad de la corriente se emplea el amperímetro que se conecta en serie con la rama del circuito que queremos medir, para lo cual se intercalará dentro del mismo conductor, por donde circula la corriente eléctrica. 

► Diferencia de potencial (voltaje) 

Vamos a estudiar la forma de poner en movimiento los electrones. Para comprender mejor la forma de hacerlo vamos a observar un sencillo circuito hidráulico, constituido por vasos comunicantes. 

Observando la fig. 2, se ve que en el depósito (A), el nivel es mayor que en el depósito (B), existiendo una diferencia de niveles. Si en estas condiciones abrimos la válvula (V), el agua pasa de (A) a (B) hasta alcanzar el mismo nivel, tal y como se ve en el detalle (X), cesando entonces el paso. 

A medida que disminuye la diferencia de niveles, disminuye también el caudal a su paso por la tubería de comunicación, hasta el momento en el que no existe paso porque no hay diferencia de niveles. 

Si queremos que el líquido continúe pasando de un depósito a otro, debemos mantener constantemente la diferencia de nivel entre ambos depósitos. 

Considerando el circuito de la fig. 3, que está formado por una batería (B), una resistencia (R), una lámpara (L), y un interruptor (I). Cerramos el interruptor (I), se cierra el circuito y se establece la corriente eléctrica, encendiéndose la lámpara (L). 

La circulación de corriente depende de la tensión o diferencia de potencial de (B), aumentado la circulación al aumentar dicha tensión o la diferencia de potencial (d.d.p.), como ocurría en el ejemplo hidráulico, al existir diferencia de nivel. 

Convencionalmente se admite que la corriente circula dentro del circuito (camino para los electrones), desde el

punto de mayor potencial al de menor, de positivo a negativo. 

La unidad para medir la diferencia de potencia o tensión es el VOLTIO y su valor se mide con el voltímetro (V), que se conecta en paralelo o derivación, es decir, conectándolo a uno y otro conducto por el cual circula la corriente eléctrica. 

► Resistencia eléctrica 

Todo hilo conductor ofrece una determinada resistencia al paso de la corriente. El valor de la resistencia o la dificultad al paso de los electrones, depende de: 

• La longitud. 

• La sección (milímetros). 

• El material empleado en la fabricación del conductor. 

• La temperatura. 

Su unidad es el ohmio. Cuando un receptor tiene que recibir una intensidad elevada para su funcionamiento, el conductor será de gran sección y poca resistencia 

Estas tres magnitudes, intensidad, resistencia y tensión (o voltaje), se relacionan mediante la ley de Ohm: 

V=I*R 

Donde: 

V=Tensión en voltios 

I=Intensidad en amperios 

R= Resistencia en ohmios

► Potencia eléctrica 

Es otra propiedad de la corriente eléctrica, directamente proporcional a la intensidad y al voltaje. Su unidad de medida es el VATIO (W), y su múltiplo del KILOVATIO (KW). 

En las características eléctricas de los receptores eléctricos se indica su potencia y tensión. 

volt dijo:

W= V * I

► Fusibles 

Si tenemos un cable calculado para una intensidad y tensión determinadas y hacemos pasar una corriente de mayor intensidad y tensión, el cable se calienta y llega a fundirse. Esta propiedad se empleará para proteger instalaciones eléctricas de eventuales elevaciones de tensión e intensidad. Para ello se intercalan en las instalaciones unos fusibles, los cuales son conductores calibrados generalmente más finos y con punto de fusión calculado, de tal forma que al sobrepasar la intensidad deseada el fusible alcanza su punto de fusión e interrumpe el paso de la corriente. Se sitúan al principio del circuito. Protegen el cable desde el propio fusible hasta el receptor. 

Los fusibles presentan un color normalizado, el cual indica la intensidad máxima del fusible, aunque además la llevan grabada. 

► Magnetismo 

Los imanes, naturales o artificiales, son cuerpos que tiene la propiedad de atraer partículas metálica de hierro. A la

propiedad de atraer las partículas metálicas se llama magnetismo. Los imanes pueden ser naturales o artificiales: 

Los imanes naturales o piedra imán, son determinados minerales (magnetita), que tiene magnetismo. 

Los imanes artificiales son los fabricados por procedimientos eléctricos, sobre trozos de acero o aleaciones especiales. 

Los extremos de los imanes se llaman polos. Uno de los polos se llama norte (N), y el otro sur (S). 

Del polo norte sale el magnetismo, y en el polo sur entra. 

La ley de atracción y repulsión dice que: si ponemos dos imanes A y B, con los polos iguales (fig. 4), uno frente al otro, éstos se repelen. 

Si ponemos los imanes A y B con los polos distintos enfrente, estos imanes (fig. 5), se atraen. 

► Líneas de fuerza 

Líneas imaginarias que delimitan la extensión del campo magnético. 

► Campo magnético 

El campo magnético es el espacio, próximo al imán, donde se manifiestan los efectos de éste, tales como las atracciones y las repulsiones. La intensidad de éste campo magnético se determina por el flujo magnético de líneas de fuerza que atraviesan la unidad de superficie. 

► Electromagnetismo 

Los electroimanes (fig. 7) están constituidos por una bobina con un núcleo de hierro dulce (cable enrrollado, formando espiras alrededor de un núcleo de hierro dulce). El objeto del núcleo es aumentar la intensidad del campo magnético producido por la bobina. 

La característica de un electroimán reside en que sólo se comporta como imán cuando hay paso de corriente por las espiras, desapareciendo la capacidad para imantar cuando ésta cesa. 

► Inducción electromagnética 

Corrientes inducidas 

El efecto de inducción se puede lograr mediante un electroimán. Estableciendo y cortando el paso de la corriente por su circuito (fig. 7). 

El núcleo de hierro dulce lleva dos bobinas situadas a una distancia donde tenga efecto el electroimán. Al cerrar el circuito se produce un campo magnético en la primera bobina (P), cuyas líneas de fuerza cortan también las espiras de la segunda bobina (S). Al abrir el circuito, mediante un interruptor, el campo magnético desaparece y se produce una corriente inducida de alto voltaje en la segunda bobina (S). La tensión de la corriente inducida es directamente proporcional al número de espiras e inversamente proporcional a la intensidad que le pasa a cada arrollamiento. 

Sistema de Encendido del Motor

La misión del sistema de encendido es producir una chispa eléctrica en el interior de los cilindros en el momento oportuno y en el orden de explosiones establecido. Esta chispa será la encargada de producir la combustión de la mezcla gaseosa. En el interior del cilindro existe un ambiente de mezcla comprimido por lo que para hacer saltar la chispa entre los electrodos de las bujías (separación de 0,6-0,7mm.) necesitaremos tensiones de unos 25.000 voltios aproximadamente para que se inflame la mezcla y obtener el máximo rendimiento en el motor. 

Existen varios sistemas para obtener la chispa. Estos son: 

► Encendido por batería. 

► Encendido por batería transistorizado. 

► Encendido por batería electrónico.

 Encendido por batería ]  

El encendido por batería se basa en que es ésta la que suministra la energía eléctrica necesaria para hacer saltar la chispa. 

Elementos principales del sistema de encendido por batería

 Llave de contacto 

Es el interruptor situado en el cuadro de control del vehículo, que mediante una primera posición, su giro cierra el circuito de encendido, permitiendo el paso de la corriente eléctrica de la batería al circuito primario, y en el siguiente giro, pone en funcionamiento el motor de arranque. 

 Bobina 

Es el elemento que transforma la corriente de baja tensión procedente de la batería en corriente de alta tensión que circulará hasta llegar a las bujías. 

El funcionamiento de la bobina se basa en los fenómenos de inducción electromagnética. 

 Ruptor 

También llamados platinos o contactos. 

Es el elemento encargado de interrumpir la corriente en la bobina y provocar el aumento de tensión. 

Está compuesto por dos contactos, uno móvil (M), llamado martillo, que recibe la corriente de la bobina y otro, el yunque, por donde hace masa. 

 Condensador 

El condensador sirve para absorber la chispa que se produce en los contactos del ruptor en el momento de la apertura, evitando que se quemen. 

Otra función importante del condensador (C) es que disminuye considerablemente el tiempo que dura el corte de la corriente eléctrica en la bobina, elevando el voltaje. 

El condensador en el circuito de encendido se conecta en paralelo con el ruptor. 

La capacidad del condensador en los automóviles se expresa en microfaradios. 

 Distribuidor 

Su misión consiste en distribuir la corriente de la tensión a las diferentes bujías, en un orden determinado. 

Hay que destacar que el distribuidor, en su movimiento rotativo, distribuye la corriente por medio de la pipa (dedo distribuidor) a los cables que van a las bujías, quien asegura un encendido en orden diferente, 1-3-4-2 ó 1-2-4-3, según los tipos de motores. 

 Mecanismo de regulación automática 

Su misión es avanzar el encendido, adaptando la velocidad de salto de chispa (tiempo entre cada explosión) a las necesidades del motor, según el número de revoluciones. Hay dos tipos de ajuste: 

 Manual 

Consiste en dar el avance al encendido correcto al ralentí (puesta a punto del encendido). 

 Automático 

Constituido por: 

• Avance centrífugo: Formado por unos contrapesos que actúan en función de las revoluciones del motor. 

• Avance por depresión Formado por una cámara neumática conectada al colector de admisión. Actúa en función del llenado de los cilindros y complementa al avance centrífugo. 

 Bujias 

La bujía es el elemento donde salta la chispa, como consecuencia de la corriente de alta tensión procedente del distribuidor, inflamando la mezcla de aire y combustible comprimido en la cámara de explosión. 

► Grado térmico de una bujía 

El grado térmico de una bujía está en función de la conductibilidad térmica del aislador de la superficie expuesta al calor así como del tamaño y forma del hueco existente. Puede clasificarse en dos tipos: frías y calientes. 

Esta característica va grabada en la propia bujía, y en algunas marcas en el cuerpo va grabado un código de cifras: 95, 145, 240 y hasta 340 para coches de competición. Cuanto mayor sea este valor térmico, mayor será su resistencia al encendido por incandescencia (autoencendido) y menor a ensuciarse. 

 Bujía fría o de alto grado térmico 

Está formada por un aislante corto y grueso en su parte inferior, para que la evacuación del calor se efectúe rápidamente. Se utiliza en motores de grandes compresiones y altas revoluciones. 

 Bujía caliente o de bajo grado térmico 

Está formada por un aislador largo y puntiagudo, con más cantidad de material aislante en su extremo inferior, estando alejado de la carcasa, efectuándose la evacuación del calor más lentamente. Se utiliza para motores de poca compresión y bajas revoluciones. 

La elección de la bujía así como la separación de electrodos que puede ser de 0,6 a 0,7 mm, es muy importante. Conviene seguir los consejos del fabricante, ya que influyen un buen número de factores como son: 

 La carga del motor y el régimen. 

 Temperatura de funcionamiento. 

 Naturaleza del combustible. 

 Presión en la cámara de combustión. 

 Encendido transistorizado  

Este encendido es similar al encendido por batería, que mejora al colocar un transistor entre la bobina y el ruptor. La misión del transistor es la de dividir la corriente primaria (de la batería) en dos; una de muy baja intensidad que pasa por el ruptor, y otra de mayor intensidad hacia masa que pasa por la bobina. 

Con este sistema la corriente de la batería puede ser de mayor intensidad, ya que al ruptor sólo llegará una corriente de intensidad inferior a un amperio. 

Las ventajas del encendido transistorizado son: 

 Reduce considerablemente el deterioro prematuro en los contactos del ruptor. 

 Aumenta la potencia de la chispa. 

 Menor consumo, sobre todo a velocidades bajas y medias. 

 Se evitan fallos a altas revoluciones. 

 Facilita la inflamación de la mezcla, por existir una mayor separación entre los electrodos de la bujías. 

 Se evita la colocación del condensador para el ruptor.