Sistema de Encendido en Motores de Explosión
Los motores de encendido provocado o encendido por chispa (ciclo Otto), necesitan de un sistema que proporcione una chispa que inicie la explosión de la mezcla comprimida de aire-combustible en la cámara de compresión. El sistema tiene la misión de provocar un arco eléctrico entre dos electrodos, mediante un transformador eléctrico o bobina de encendido, que transforma la tensión de la batería, en alta tensión capaz de saltar entre ambos electrodos. El salto de chispa deberá estar sincronizado con el giro del motor, de forma que la chispa salte al final de la fase de compresión del cilindro.
Componentes Principales
Sus componentes principales son: bobina de encendido, conjunto distribuidor y bujías.
Encendido Convencional
Al cerrar el interruptor de encendido alimentamos el primario de la bobina si están los contactos de ruptor cerrados. De esta forma imantamos la bobina. Al girar la leva se despegan los contactos cortando la corriente y al desaparecer el campo se genera una alta tensión en el secundario de la bobina que salta como una chispa en la bujía. El condensador ayuda al corte de la corriente primaria cargándose y mejorando la chispa. En estos sistemas se deterioran con facilidad los contactos (platinos) y la chispa es más pobre al subir de revoluciones y de la carga del motor.
Bobinas de Encendido
La variación de la corriente de alimentación de una bobina, provoca una variación del campo magnético creado. Esta variación de campo aparece, tanto cuando se cierra el circuito como cuando se abre. Este hecho, induce una tensión en la propia bobina llamada tensión de autoinducción.
E=-N.ΔΦ/Δt
Esta tensión es contraria a la causa que la produce (-) y en la bobina, provocaría una corriente que tendería a seguir cuando abrimos los contactos y puede provocar el salto de una chispa.
Bobina de Encendido: Funcionamiento
Consta de dos arrollamientos sobre una armadura.
- Cierre: Al cerrar el ruptor en el primario, se crea un campo magnético de flujo que afecta al secundario.
- Apertura: Al abrir el ruptor, desaparece el flujo en un tiempo muy pequeño y se induce una alta tensión en el secundario, que salta en forma de chispa en la bujía.
E2=N2.Φ/t E1=N1.Φ/t
Al despejar obtenemos lo siguiente: Rt=E1/E2=N1/N2.
Distribuidor
Tiene dos misiones principales:
- Cortar la corriente del primario de la bobina.
- Distribuir la chispa al cilindro correspondiente según el orden de encendido.
El eje va sincronizado con el motor girando a mitad de revoluciones y sobre él se montan la leva y el dedo distribuidor. El conjunto dispone de mecanismos de avance de encendido, uno centrífugo en función de las revoluciones y otro de vacío en función de la carga del motor.
Bujías
Tienen la misión de provocar el salto de la chispa en el interior de la cámara de combustión. La temperatura de trabajo de los electrodos de la bujía ha de estar entre 600 y 800ºC. Si está por debajo la bujía se engrasa y si está por encima puede provocar autoencendido por incandescencia de electrodos. Por este motivo existen bujías con varios grados térmicos. Para que la chispa pase de un electrodo a otro con máxima intensidad debe haber una distancia entre ellos correcta.
Curvas de Encendido
Primario: Corriente
Osciloscopio a la salida de la bobina. Cuando cerramos los contactos se establece la corriente de forma lenta debido a la autoinducción del primario. Al final del cierre se establece la corriente total de 3 amperios, al abrir los contactos desaparece la corriente de forma inmediata. Aparecen oscilaciones por la descarga del condensador, obteniendo una corriente de 0 amperios durante el tiempo de apertura.
Primario: Tensión
Osciloscopio a la salida de la bobina. En el momento de cierre la tensión es de 0V, en la apertura de los contactos, se obtiene un pico de tensión de 100 V debido a la tensión de autoinducción del primario. La tensión cae oscilando por la descarga del condensador aproximándose a un valor de 12V durante el tiempo de apertura.
Secundario
En el cierre de los contactos se crea un pico de tensión negativo debido al establecimiento de corriente del primario. La tensión marcaría 0V durante el tiempo de cierre. En el inicio de la apertura se crea un pico de alta tensión (15000V). Esta alta tensión hace saltar la chispa entre los electrodos. El tiempo de duración de la chispa, la tensión cae en varios miles de voltios.
Encendido Transistorizado Inductivo
Para mejorar el sistema de encendido se eliminan los contactos y el corte del circuito primario se realiza mediante un módulo electrónico de encendido. Este módulo necesita la información de un sensor de tipo inductivo, para realizar su función de forma sincronizada con el motor. El corte de la masa es rápido y provoca altas tensiones.
Encendido Transistorizado Hall
Un sensor de efecto Hall en el distribuidor envía señales al módulo electrónico que incorpora un Darlington 6c. Esta señal del sensor Hall que es modulada por las unidades 6b y 6ª. Una pantalla de un tambor giratorio cortocircuita el campo magnético de un imán sobre el sensor Hall y cuando aparece se crea tensión en él.
Encendido por Descarga de Condensador
El sistema de encendido por condensador consta de una fuente de tensión continua F, que carga un condensador. Para el salto de la chispa se cierra un interruptor haciendo que el condensador se descargue sobre el primario a la bobina de encendido. Este transformador tiene bajo coeficiente de autoinducción y por tanto baja resistencia eléctrica, provocando una descarga instantánea. Para controlar la chispa se sustituye el interruptor por un dispositivo electrónico basado en un tiristor que es activado por un generador de inducido.
Encendido Electrónico Integral
Una unidad de control que puede estar incorporada en la UCE motor, controla una etapa de potencia refrigerada que controla el primario de la bobina de encendido. Una serie de sensores: velocidad del motor, PMS, vacío, picado, temperatura…
Encendido Estático DIS
Es una evolución del encendido integral donde se ha eliminado el distribuidor. En estos sistemas salta la chispa en dos cilindros a la vez, una de las chispas se aprovecha y la otra se pierde. En estos sistemas se suele incorporar un sensor de fase que está incorporado en el árbol de levas. Es un sensor Hall que informa de la unidad de posición PMS del cilindro 1.
Encendido Secuencial
Son los sistemas modernos de encendido, con bobinas individuales para cada cilindro. Pueden llevar el módulo de encendido incorporado en el conjunto o puede existir un módulo de potencia común.
Encendido por Volante Magnético
Un volante con 4 imanes interiores, giran con el motor. En el interior del plato fijo hay 2 arrollamientos o bobinas una de alumbrado y la otra de encendido. El encendido electrónico sin contactos es un encendido por descarga del condensador.