Encendido electrónico con distribuidor y sin distribuidor (Parte 3) (página 2)

Todo lo anterior reduce las probabilidades de fallas en los
cilindros y problemas en
el encendido.

Los Sistema de
Encendido Sin Distribuidor regularmente se definen como una sola
bobina equipada con dos cables de bujía para dos
cilindros. Los Sistemas de
Encendido Sin Distribuidor emplean un método
denominado "Encendido Simultáneo" (también llamado
doble chispa) donde una chispa es generada desde una bobina de
encendido para dirigirla a dos cilindros
simultáneamente.

Los Sistemas de Encendido Directo llevan la bobina de
encendido montada sobre las bujías. Las Sistemas de
Encendido Directo vienen en dos formas:

a) Encendido Independiente – una bobina por cada
cilindro. Ya no usan cables de bujía.

b) Encendido Simultáneo – una bobina por cada
dos cilindros. En este tipo de arreglo una bobina se monta
directamente sobre una bujía y un cable de alta
tensión se conecta con la bujía del cilindro
"hermanado". De esta forma la chispa se genera en ambos cilindros
a la vez.

Operación
del Sistema Simultáneo de Encendido Sin
Distribuidor

Los Sistemas de Encendido Sin Distribuidor y los Sistemas de
Encendido Directo que utilizan una bobina por cada dos cilindros
emplean el método conocido como encendido
simultáneo, según vimos. Con los sistemas de
encendido simultáneo, dos cilindros se "emparejan" de
acuerdo con la posición del pistón. Esto presenta
el efecto de simplificar el tiempo de
encendido y reducir el nivel de voltaje requerido para el
circuito secundario.

Por ejemplo, analicemos a detalle lo que ocurre en particular
en los cilindros 1 y 4 en un motor V-6.
Sabemos muy bien que en la gran mayoría de todos los
motores V-6 de
casi todas las marcas, de todos
los años el 'orden de encendido' siempre será el
mismo: 1-2-3-4-5-6, salvo algunas raras excepciones. Sabemos
también que en estos motores los cilindros 1 y 4
están "hermanados", es decir, que ambos pistones ocupan la
misma posición (los dos están en el PMS y PMI a la
vez), se mueven al unísono, sin embargo, están
trabajando en diferentes carreras. Cuando el cilindro 1
está en la carrera de compresión en la primera
revolución, el cilindro 4 está en la
carrera de escape, viceversa en la siguiente revolución y
así sucesivamente mientras el motor gire. (Esto es un
concepto
fundamental de mecánica básica; si el lector no
relaciona el fenómeno motriz que estamos describiendo, lo
invito a que se remita a la bibliografía y cursos en
video que
mejor le sirvan para novatos en mecánica).

El alto voltaje generado en el embobinado secundario se aplica
directamente a cada bujía. La forma en que ocurre es de la
siguiente manera: en una de las dos bujías, la chispa pasa
del electrodo central hacia el electrodo lateral, y en la otra
bujía la chispa para desde el electrodo lateral hacia el
electrodo central.

Típicamente, las bujías que se recomienda
utilizar en este tipo de arreglo son de punta de platino, por las
características de alta resistencia y
ductibilidad de este material.

El voltaje necesario para que la chispa se descargue se
determina mediante la calibración de la bujía y la
presión
de la compresión. Si la calibración del electrodo
de ambas bujías es igual, entonces el voltaje es
proporcional a la presión requerida dentro del cilindro
para que ocurra la descarga. El alto vltaje generado se divide de
acuerdo a la presión relativa de los cilindros. El
cilindro que está en la carrera de compresión
requerirá y consumirá más descarga de
voltaje en comparación con el cilindro hermanado que
está en la carrera de escape. Esto es debido a que una
chispa eléctrica se conduce mejor en ambiente de
alta presión, como lo es un cilindro en compresión,
en comparación con un ambiente de baja presión,
como lo es un cilindro en la carrera de escape que esta casi a la
presión atmosférica, entonces en este último
caso el requerimiento de voltaje para producir chispa es mucho
menor.

Cuando los comparamos contra los sistemas de encendido con
distribuidor, el voltaje total requerido para encendidos
electrónicos sin distribuidor es prácticamente el
mismo. La pérdida de voltaje derivada del espacio entre el
rotor y la terminal dentro de una tapa de distribuidor, es
reemplazada con la pérdida de voltaje en el cilindro que
va en la carrera de escape en un Sistema Simultáneo de
Encendido Sin Distribuidor.

Sistema de
Encendido Directo (Direct Ignition System –
DIS)

A medida que los DIS han evolucionado, han habido cambios en
el funcionamiento y localización del módulo de
encendido. Con el encendido independiente DIS, puede haber un
módulo de encendido para todos los cilindros o un
módulo exclusivo para cada cilindro. Depende del diseño,
pero la conducta
eléctrica es igual. En encendidos simultáneos DIS
existe un módulo para todas las bobinas. La
ilustración siguiente otorga una panorámica de
los diferentes tipos empleados en diversos motores.

El siguiente DIS usa un módulo de encendido para todas
las bobinas. La señal SCE se desactiva cuando la
señal STE se activa. Son contrarias. Las bobinas en este
sistema usan un diodo de alto voltaje para cortes rápidos
de los circuitos
secundarios. Si se sospecha de una bobina defectuosa,
intercámbiala con otra bobina de otro cilindro.

Encendido
Simultáneo DIS

Este sistema usa tres señales
STE para activar a las bobinas según la secuencia del
orden de encendido. Cuando una bobina se activa, la señal
STE se desactiva.

DIS con Encendido
Independiente

Los sistemas DIS con Encendido Independiente llevan al
módulo de encendido insertado dentro del cuerpo del la
bobina. Típicamente, son cuatro los cables que conforman
el circuito primario de la bobina:

a) Voltaje de Batería

b) Señal STE

c) Señal SCE

d) Tierra o
Masa

La PCM es capaz de distinguir cual bobina no está
operando con base en el momento en que la señal SCE es
recibida. Dado que la PCM sabe en que momento cada cilindro
necesita encenderse, sabe por consiguiente de cual bobina esperar
la señal SCE.

La mayor ventaja de los sistemas DIS con Encendido
Independiente son su calidad y la
disminución de falla en los cilindros.

Sensores de
posición de cigüeñal (CRANKSHAFT) y de
posición del árbol de levas (CAMSHAFT) para la
generación de señales hacia la pcm y
producción de chispa

Los sensores de
posición proveen tres tipos de información a la PCM:

a) la posición de un componente,

b) la velocidad del
componente y

c) el cambio de
velocidad del componente.

Al decir "componentes" nos referimos a cuerpos
metálicos en movimiento; en
nuestro caso se trata de cigueñales y árboles
de levas, pero la aplicación de sensores de
detección y medición de movimiento de componentes
metálicos es universal en cualquier área de
ingeniería de diseño de máquinas
en movimiento. El Sensor de Posición del Cigueñal
(Crank Sensor) y el Sensor de Posición del Arbol de Levas
(Cam Sensor) vienen en tres tipos:

a) Captador Magnético o Reluctor Variable

b) Efecto Hall

c) Sensor Optico

Anteriormente, los fabricantes de automóviles
acostumbraban utilizarlos de la siguiente forma para distinguirse
entre sí y sentirse originales:

a) Ford y General Motors empleaban captadores
magnéticos en su mayoría.

b) Chrysler y marcas europeas usaban sensores de efecto
Hall.

c) Las compañías japonesas y orientales se
inclinaban por los sensores ópticos.

Eso ya cambió. Hoy en día, los fabricantes
utilizan los tres tipos indistintamente en todos sus autos y por
ello, en una misma marca se ha
vuelto más complicado distinguir que tipo de sensores de
movimiento utilizan para sus diferentes modelos,
líneas y años. Por tal motivo los diagramas
resultan ser una herramienta indispensable de la que como
profesionales técnicos en encendido electrónico no
podemos prescindir, porque un profesional en encendido
electrónico tiene diagramas de encendido
electrónico.

Sensor Tipo
Captador Magnético o Reluctor Variable

Este tipo de sensor consiste en un cuerpo cilíndrico
que en su interior contiene un imán permanente, un centro
metálico y una bobina minúscula. Este sensor va
montado cerca de un engrane dentado. A medida que cada diente se
mueve cerca del sensor, un pulso de corriente alterna
CA se induce en la bobina. Cada diente del engrane produce un
pulso eléctrico de corriente alterna CA, que es una
señal análoga. A medida que el engrane gira a mayor
velocidad rotativa, se producen más pulsos. Entonces, el
resultado de la reacción que ocurre entre un componente
metálico giratorio y un sensor de captación
magnética es: un pulso de corriente
eléctrica. Utilizando su software instalado en su
memoria y
comparando con las características de la señal
proveniente del sensor, la PCM determina la velocidad giratoria
del componente con base en el número de pulsos. El
número de pulsos que ocurren en un segundo se conoce como
la "frecuencia de la señal".

La distancia entre los dientes del engrane o rotor y el sensor
es crítica. Entre más alejados
estén, la señal será más
débil. Cuando se emplean rotores dentados en vez de
engranes, de cualquier manera se produce el mismo efecto.

Este tipo de sensores producen voltaje de corriente
eléctrica alterna, CA, y no necesitan una fuente externa
de suministro de energía
eléctrica. Otra característica común es
que utilizan dos cables para transportar el voltaje de CA.

Los dos cables se trenzan y se cubren con aislamiento a masa
para prevenir interferencias eléctricas que distorsionen
la señal. El diagrama
eléctrico indicará si los cables están
aislados a masa.

Al conocer la posición del árbol de levas, la
PCM puede determinar cuando el cilindro No. 1 está en
carrera de compresión. Este sensor siempre está
localizado cerca de uno de los árboles de levas. En
motores de tiempo variable tipo V, cuyos engranes del
árbol de levas están movidos en parte por
presión de la bomba de aceite, existe
un sensor de árbol de levas por cada banco de
cilindros. En sistemas de encendido con distribuidor, por lo
regular se ubica dentro del mismo distribuidor.

La señal de voltaje de CA generada es directamente
proporcional a la velocidad de giro del árbol de levas,
esto es, entre más rápido gire el árbol de
levas la frecuencia de generación de pulsos de voltaje de
CA se incrementa.

En los nuevos motores de tiempo variable tipo V, al Sensor de
Posición del Arbol de Levas ahora se le llama Sensor de
Posición de Válvula Variable, pero aunque cambie de
nombre, su función es
la misma.

Los Sensores de Posición del Cigueñal que sean
del tipo Captador Magnético, conocido también como
de Reluctancia Variable, cumplen exactamente con las mismas
características de construcción, las mismas propiedades, los
mismo componentes internos, el mismo tipo de cableado, el mismo
tipo de aislamiento; lo único que los diferencia de los
Sensores de Posición del Arbol de Levas es su
ubicación: un sensor de posición del árbol
de levas va montado muy cerca del árbol de levas, mientras
que un sensor de posición del cigueñal va montado
muy cerca del cigueñal. Sólo en eso son diferentes.
En todo lo demás, son iguales. Por eso sus pruebas de
funcionamiento se evalúan por igual. La PCM necesita estas
señales para controlar la operación y activar al
sistema de encendido.

Sensor Tipo
Efecto Hall

Los sensores de posición del cigueñal del tipo
Efecto Hall típicamente tienen tres cables:

a) El primero para suministro de voltaje: este tipo de
sensores necesitan electricidad para
funcionar, por lo regular 5 volts. Algunos funcionan con 8
volts.

b) El segundo es para tierra o masa; debe ser constante.

c) E tercero es la señal producida por el sensor hacia
la PCM; también es un cable con 5 volts. Algunos son de 8
volts.

¿Cómo funciona el sensor de Efecto Hall? El
sensor de Efecto Hall es un transductor que varía el
voltaje en respuesta a cambios de campo
magnético. Los sensores Hall se utilizan para
interrupción eléctrica de circuitos, posicionamiento y
detección de velocidad.

En su forma más simple, el sensor opera como un
transductor digital, regresando el voltaje que le llega. La
electricidad que fluye por el sensor produce un campo
magnético que varía con la corriente, y el sensor
Hall se utiliza para medir la corriente sin interrumpir el
circuito. Por lo regular, el sensor viene integrado con un centro
metálico cubierto por una bobina o con un magneto
permanente que rodea al conductor que será medido por la
PCM.

Es de este modo que el sensor funciona con los circuitos que
lo hacen trabajar como si fuera un interruptor. Muchas veces se
piensa del sensor Hall como si se tratase de un interruptor pero
en realidad no lo es: parece interruptor, se comporta como
interruptor, realiza las funciones de un
interruptor pero no es interruptor. Lo que sucede es que cuando
monitoreamos el cable de la señal, observamos que su
conducta es de prendido/apagado; es una señal digital, de
baja frecuencia y de corriente directa. Por ello cuando empleamos
el Power Probe para evaluarlo, fácilmente y en menos de 2
minutos podemos diagnosticar la actividad de este sensor. El
Power Probe es un instrumento indispensable para diagnosticar
sensores de Efecto Hall y no puedo recomendarte una herramienta
mejor para hacer una diagnóstico rapidísimo de estos
sensores: este instrumento me ha ahorrado muchísimo
tiempo, trabajo y
errores, funciona de maravilla. La lectura de
destellos es práctica, sencilla, fácil y segura lo
cual te dice sobre el estado del
sensor; si no lo tienes, puede usar un LED, pero corres el
riesgo de
arruinar a un sensor Hall en buen estado o a la
misma PCM. La PCM depende de esta señal para controlar la
operación y funcionamiento del sistema de encendido.

Sensores
Ópticos

Este tipo de sensores están integrados dentro del
cuerpo de los distribuidores, tienen un disco rotor y un circuito
de formas de onda. El disco rotor tiene 360 perforaciones,
separadas un grado entre si, para determinar la posición
del cigueñal; estos discos rotores también tienen 4
perforaciones a 90 grados para motores de 4 cilindros, o 6
perforaciones a 60 grados para motores de 6 cilindros, para
determinar la velocidad de giro del motor. La perforación
más grande le corresponde al cilindro número 1 para
permitirle a la PCM determinar la posición del cilindro 1.
El sensor consiste en un arreglo de diodos LED y
fotodiodos que envían y reciben señales luminosas,
respectivamente.

Cuando la señal del disco rotor pasa entre el Diodo
Emisor de Luz (LED) y el
Diodo Receptor de Luz (Fotodiodo), las ranuras en el disco rotor
van cortando alternativamente la luz que viaja desde el LED hasta
el fotodiodo. Esto genera una señal de voltaje pulsante,
la cual es convertida a una señal digital de
prendido/apagado por el circuito de forma de onda enviada a la
PCM. Un problema recurrente en este tipo de sensores es el
deterioro del anillo O en la base del distribuidor, pues al
dañarse permite el paso de aceite dentro del sensor,
manchando al diodo LED e impidiéndole enviar sus destellos
el fotodiodo receptor, provocando así que el motor no
encienda. Otro problema muy común se encuentra en el
circuito del transistor de
potencia que
depende de la señal de distribuidor. La PCM utiliza esta
señal para controlar y operar al sistema de encendido.

Diagnóstico

La rutina comienza verificando la presencia de chispa con
comprobadores especiales. Bajo ninguna circunstancia
deberá aterrizarse cable de bujía o bobina alguna a
masa. Utilícese al comprobador de chispa como si se
tratase de una bujía y este sí, con toda confianza
conéctese a masa de motor; de no hacerlo así, se
corre el riesgo del salto de chispa a algún sitio no
deseado cercano a algún componente electrónico, lo
cual en muchas ocasiones destruye a las PCM's. Cuando el
módulo de encendido está integrado al cuerpo de la
bobina, no es posible realizar las antiguas pruebas de
resistencia al circuito primario de la bobina. Un embobinado
primario defectuoso deberá comprobarse indirectamente,
mediante la reproducción manual con
instrumentos apropiados, de las funciones externas del circuito
de activación STE. También deberán
comprobarse las señales provenientes de los sensores de
posición del cigueñal y de posición de
árbol de levas, así como sus circuitos hasta la
PCM.

Autor:

Beto Booster

www.encendidoelectronico.com