SISTEMA DE ENCENDIDO
Concepto de sistema de encendido.
Elementos comunes que lo componen.
Funcionamiento para motor Otto y motor Diesel.
1. Concepto de sistema de encendido
El sistema de encendido.
B) Tipos de sistemas de encendido.
C) Elementos especiales.
A) El sistema de encendido.
El sistema de encendido se encarga primordialmente de aportar la energía que necesita el motor de combustión para mantener los ciclos que describe por sí mismo.
Los motores de combustión describen ciclos de cuatro fases: admisión, compresión, combustión y escape; pero dicho motor únicamente entrega energía en la fase de combustión, por lo que necesita energía para el resto.
Será el sistema de encendido quien se encargue de dichas fases, aportando esta energía mediante un motor eléctrico que mueve al cigüeñal o eje del motor.
Además el sistema de encendido tiene otra función y es la de almacenar y generar esta energía eléctrica, mediante los acumuladores (baterías) y el alternador.
Después de realizar las fases correspondientes debe producir el encendido del combustible, como el caso del motor Otto, que produce chispas en la cámara de combustión o bien se encarga de enviar el combustible diesel mediante las bombas de inyección.
En la actualidad, con el avance de la electrónica , existen numerosas aplicaciones disponibles y útiles que nos presta el automóvil.
A) El sistema de encendido.
OPERACIONES
A) El sistema de encendido.
B) Tipos de sistemas de encendido.
Encendido convencional (por ruptor).
Encendido electrónico por descarga de condensador.
El encendido electrónico sin contactos también llamado "encendido transistorizado".
Encendido electrónico integral.
El sistema de encendido DIS (Direct Ignition System).
Encendido convencional (por ruptor).
Este sistema es el más sencillo de los sistemas de encendido por bobina, en él, se cumplen todas las funciones que se le piden a estos dispositivos. Es capaz de generar 20.000 chispas por minuto, es decir, alimentar un motor de cuatro tiempos a 10.000 rpm; aunque para motores de 6-12 cilindros da más problemas
Esta compuesto por los siguientes elementos:
Bobina de encendido.
Resistencia previa .
Ruptor.
Condensador.
Distribuidor de encendido.
Variador de avance centrifugo.
Variador de avance de vacío.
Bujías.
Encendido convencional (por ruptor).
Una vez que giramos la llave de contacto a posición de contacto el circuito primario es alimentado por la tensión de batería, el circuito primario esta formado por el arrollamiento primario de la bobina de encendido y los contactos del ruptor que cierran el circuito a masa. Con los contactos del ruptor cerrados la corriente eléctrica fluye a masa a través del arrollamiento primario de la bobina. De esta forma se crea en la bobina un campo magnético en el que se acumula la energía de encendido. Cuando se abren los contactos del ruptor la corriente de carga se deriva hacia el condensador que esta conectado en paralelo con los contactos del ruptor. El condensador se cargara absorbiendo una parte de la corriente eléctrica hasta que los contactos del ruptor estén lo suficientemente separados evitando que salte un arco eléctrico que haría perder parte de la tensión que se acumulaba en el arrollamiento primario de la bobina. La colocación del condensador hace que la tensión generada en el circuito primario de un sistema de encendido puede alcanzar momentáneamente algunos centenares de voltios.
Debido a que la relación entre el numero de espiras del bobinado primario y secundario es de 100/1 aproximadamente se obtienen tensiones entre los electrodos de las bujías entre 10 y 15000 Voltios.
Una vez que tenemos la alta tensión en el secundario de la bobina esta es enviada al distribuidor a través del cable de alta tensión que une la bobina y el distribuidor. Una vez que tenemos la alta tensión en el distribuidor pasa al rotor que gira en su interior y que distribuye la alta tensión a cada una de las bujías.
Encendido convencional (por ruptor).
FUNCIONAMIENTO:
Encendido electrónico por descarga de condensador.
Este sistema llamado también "encendido por tiristor" funciona de una manera distinta a todos los sistemas de encendido (encendido por bobina) tratados hasta aquí . Su funcionamiento se basa en cargar un condensador con energía eléctrica para luego descargarlo provocando en este momento la alta tensión que hace saltar la chispa en las bujías.
Las ventajas esenciales del encendido por descarga del condensador son las siguientes:- Alta tensión mas elevada y constante en una gama de regímenes de funcionamiento más amplia.
– Energía máxima en todos los regímenes.
- Crecimiento de la tensión extremadamente rápida.
Como desventaja la duración de las chispas son muy inferiores, del orden de 0,1 o 0,2 msg. demasiado breves para su utilización en vehículos utilitarios. Este tipo de encendido se aplica en aquellos vehículos que funcionan a un alto nº de revoluciones como coches de altas prestaciones o de competición.
Encendido electrónico por descarga de condensador.
Básicamente cuando damos a la llave de contacto, a parte del motor de arranque se hace pasar la energía a un condensador de forma que almacene la energía hasta que se descargue a las bujías mediante el distribuidor cuando los reguladores de régimen y de abertura de mariposa lo permitan. Por estos dos sistemas de control es muy usual que exista una centralita que gobierne este sistema.
Por su parte será el transformador de encendido el que se encarga de aumentar la tensión en el secundario
El nombre de encendido por tiristor viene del material en que está construido.
Encendido electrónico por descarga de condensador.
FUNCIONAMIENTO:
El encendido electrónico sin contactos también llamado "encendido transistorizado".
Su característica principal es la supresión del ruptor por su carácter mecánico, sistema que se sustituye por la centralita y una amplificador de impulsos (todo un sistema electrónico).
Al eliminar el sistema mecánico vamos a aumentar las prestaciones a mayor numero de revoluciones.
Este es un sistema muy utilizado en en automóviles de gama media.
Existen diversos tipos, pero podemos dividirlos en dos principalmente, el encendido con generador de impulsos por inducción o el encendido con generador de impulsos Hall.
El encendido electrónico sin contactos también llamado "encendido transistorizado".
Un encendido electrónico esta compuesto básicamente por una etapa de potencia con transistor de conmutación y un circuito electrónico formador y amplificador de impulsos alojados en la centralita de encendido (4), al que se conecta un generador de impulsos situado dentro del distribuidor de encendido (4). El ruptor en el distribuidor es sustituido por un dispositivo estático (generador de impulsos), es decir sin partes mecánicas sujetas a desgaste. El elemento sensor detecta el movimiento del eje del distribuidor generando una señal eléctrica capaz de ser utilizada posteriormente para comandar el transistor que pilota el primario de la bobina. Las otras funciones del encendido quedan inmóviles conservando la bobina (2), el distribuidor con su sistema de avance centrifugo y sus correcciones por depresión.
El encendido electrónico sin contactos también llamado "encendido transistorizado".
FUNCIONAMIENTO:
Encendido electrónico integral.
Básicamente se trata de ir eliminando cualquier sistema mecánico debido a su falta de prestaciones y desventajas, por lo que será la electrónica quien se encargue ahora de dos sistemas en el distribuidor:
– Un sensor de rpm del motor que sustituye al "regulador centrifugo" del distribuidor.- Un sensor de presión que mide la presión de carga del motor y sustituye al "regulador de vacío" del distribuidor.
Las ventajas de este sistema de encendido son:
– Posibilidad de adecuar mejor la regulación del encendido a las variadas e individuales exigencias planteadas al motor.
– Posibilidad de incluir parámetros de control adicionales (por ejemplo: la temperatura del motor).
– Buen comportamiento del arranque, mejor marcha en ralentí y menor consumo de combustible.- Recogida de una mayor cantidad de datos de funcionamiento.
– Viabilidad de la regulación antidetonante.
Encendido electrónico integral.
FUNCIONAMIENTO:
Encendido electrónico integral.
Aquí podemos observar como al introducir elementos electrónicos podemos controlar más cada situación y la forma de actuar ante ella.
Encendido electrónico integral.
Cada sistema electrónico está siempre basado en toma de datos y para cada uno de ellos está dispuesto una respuesta que optimice las prestaciones.
Si cambiamos y mejoramos cada sistema, el rendimiento general estará aumentado.
El sistema de encendido DIS (Direct Ignition System).
El sistema de encendido DIS (Direct Ignition System) también llamado: sistema de encendido sin distribuidor (Distributorless Ignition System), se diferencia del sistema de encendido tradicional en suprimir el distribuidor, con esto se consigue eliminar los elementos mecánicos, siempre propensos a sufrir desgastes y averías.
Como la electrónica avanza, hemos ido sustituyendo todos los elementos mecánicos con las consecuentes ventajas:
Se gana más tiempo en la generación de la chispa por lo que al ser mejor tenemos menos problemas a altas revoluciones.
Se elimina las interfaces del distribuidor y así acercamos las bobinas a las bujías pudiendo en algunos casos incluso eliminar los cables de alta tensión.
Ahora podemos jugar con mayor precisión con el avance del encendido, ganando más potencia y fiabilidad.
El sistema de encendido DIS (Direct Ignition System).
FUNCIONAMIENTO:
El sistema de encendido DIS (Direct Ignition System).
En la mayoría de los casos lo que se hace es enviar el impulso o chispa a dos cilindros, uno que va a realizar la combustión y otro que no, de forma que perdemos una de las chispas, pero de este modo ya no precisamos el distribuidor, únicamente necesitamos datos que nos aportan los sistemas de control, para saber en que momento se lanza la chispa.
C) Elementos especiales.
El ruptor
Reguladores de avance al encendido.
Distribuidor
Ruptor
El ruptor es un interruptor accionado mecánicamente mediante una leva que vienen del eje del distribuidor de forma que nos está dando el momento en el que se necesita la chispa. Debido a su funcionamiento, entre los contactos surge un arco eléctrico que quema a estos produciendo un desgaste que da lugar a errores.
La leva tendrá la forma de un polígono regular según el numero de cilindros.
Reguladores de avance al encendido.
En teoría la chispa de encendido en un motor debe saltar cuando el cilindro llega al p.m.s. en el final de la carrera de compresión, pero esto no pasa en la realidad, ya que, desde que salta la chispa hasta que se produce la combustión de la mezcla pasa un tiempo, si esta perdida de tiempo no la corregimos el motor bajara sus prestaciones (perdida de potencia).
Un sistema de ajuste del avance se compone de tres elementos:1.- Un avance fijo, resultado del calado inicial del dispositivo de reparto de chispa que debe ser capaz de mantener el régimen de ralentí.
2.- Un avance variable dependiendo de la velocidad de giro del motor y aumentando con el incremento del régimen pero no proporcionalmente.
3.- Una corrección de este avance en función de la carga soportada por el motor: esta corrección es positiva si la carga disminuye, pero puede ser negativa para evitar la contaminación en ralentí o en caso de utilización del freno motor.
Reguladores de avance al encendido.
Regulador centrifugo:
Este dispositivo consta de dos masas excéntricas que pueden
moverse sobre un plato porta-masas. Estas masas que giran
sobre unos pivotes (tetones o centradores) y se unen a la
leva por medio de unos muelles. Todo este conjunto se mueve
impulsado por el eje del distribuidor. Con el motor
girando a ralentí, los muelles mantienen los contrapesos en
reposo; pero a medida que el motor coge revoluciones,
la fuerza centrifuga hace desplazar los contrapesos hacia el
exterior lo que provoca el giro del manguito de leva un cierto
ángulo en el mismo sentido de giro del distribuidor, lo cual
supone que la leva comience a abrir los contactos del ruptor
unos grados antes que en la posición de reposo (ralentí o bajas
revoluciones del motor). El valor de ángulo máximo al que
se puede llegar es de 30º medidos en el cigüeñal.
Reguladores de avance al encendido.
Regulador de vacío:
Este sistema se basa en diferencia ente presiones
de forma que se disponen dos cámaras separadas
por una membrana que se desplaza hacia una lado
o hacia otro, regulando la leva del ruptor.
Se basa en las distintas situaciones que experimenta el
coche de forma que según sea la presión atmosférica
y la presión en el carburador (que nos dará la
necesidad) de mayor o menor avance de encendido.
Distribuidor
Es el elemento más complejo y que más funciones
cumple dentro de un sistema de encendido. El
distribuidor reparte el impulso de alta tensión de
encendido entre las diferentes bujías, siguiendo un
orden determinado (orden de encendido) y en el
instante preciso. Sus funciones son:
– Abrir y cerrar a través del ruptor el circuito que
alimenta el arrollamiento primario de la bobina.
Distribuir la alta tensión que se genera en el
arrollamiento secundario de la bobina a cada una de las
bujías a través del rotor y la tapa del distribuidor.
Avanzar o retrasar el punto de encendido en función
del nº de revoluciones y de la carga del motor, esto
se consigue con el sistema de avance centrifugo
y el sistema de avance por vacío respectivamente.
El movimiento de rotación del eje del distribuidor le es
transmitido a través del árbol de levas del motor. El
distribuidor lleva un acoplamiento al árbol de levas que
impide en el mayor de los casos el erróneo
posicionamiento.
2. Elementos comunes que lo componen.
A) Sistema eléctrico (cableado).
B) Sistema de carga (alternador y dinamo).
C) Acumuladores de energía eléctrica (baterías).
D) Motor de arranque.
A) Sistema eléctrico (cableado)
Todos los elementos que forman parte del sistema de encendido deben estar comunicados eléctricamente hablando, por lo que el automóvil debe contar con una red de cables que lleven a cabo esta misión. Además dichos cables estarán calculados acorde con su misión, es decir, que su sección y extremos estarán preparados para ella.
B) Sistema de carga (alternador y dinamo)
El alternador igual que la antigua dinamo, es un generador de corriente eléctrica que transforma la energía mecánica que recibe en su eje en energía eléctrica que sirve además de cargar la batería, para proporcionar corriente eléctrica a los distintos consumidores del vehículo como son el: el sistema de alimentación de combustible, el sistema de encendido, las luces, los limpias etc.
El alternador sustituyó a la dinamo debido a que esta ultima tenia unas limitaciones que se vieron agravadas a medida que se instalaban más accesorios eléctricos en el automóvil y se utilizaba el automóvil para trayectos urbanos con las consecuencias sabidas (circulación lenta y frecuentes paradas).
B) Sistema de carga (alternador y dinamo)
B) Sistema de carga (alternador y dinamo)
Rectificador de corriente
En la mayoría de los alternadores, el equipo rectificador
esta formada por una placa soporte, en cuyo interior se
encuentran montados seis o nueve diodos, unidos y
formando un puente rectificador hexadiodo o nanodiodo.
B) Sistema de carga (alternador y dinamo)
Regulador de corriente
Es el encargado de mantener una tensión, intensidad y otros parámetros constantes para entregar a la batería una energía eléctrica que pueda cargarla y así ser aprovechada.
B) Sistema de carga (alternador y dinamo)
Tipos de alternadores:
Alternadores de polos intercalados con anillos colectores
La construcción de estos alternadores hacen del mismo un conjunto compacto con características de potencias favorables y reducido peso. Suelen utilizarse para los turismos, vehículos industriales, tractores…
B) Sistema de carga (alternador y dinamo)
Alternadores compactos
Están destinados a turismos con gran demanda
de potencia Son especialmente apropiados
para los modernos motores de vehículos
con régimen de ralentí. reducido
B) Sistema de carga (alternador y dinamo)
Alternadores monobloc
El extenso numero de modelos de
alternadores trifásicos en versión
monobloc permite utilizarlos en turismos
y vehículos industriales, aunque los
turismos se equipan cada vez mas con
alternadores compactos.
B) Sistema de carga (alternador y dinamo)
Alternadores monobloc II
B) Sistema de carga (alternador y dinamo)
Alternadores de polos individuales con anillos colectores
Se utilizan preferentemente para vehículos grandes con gran demanda de corriente (> 100 A) y tensiones de batería de 24 V. Son especialmente apropiados, por lo tanto, para autobuses, vehículos sobre raíles, embarcaciones y grandes vehículos especiales.
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