PRÁCTICA-3

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECÁNICA

CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE SISTEMAS AUTOMOTRICES

PRÁCTICA Nº 3

TEMA: MEDICIÓN DEL TIEMPO DE ENCENDIDO (AVANCE DE ENCENDIDO)

CONVENCIONAL Y ELECTRÓNICO.

OBJETIVOS:

Conocer los componentes y como trabaja el sistema de encendido convencional.

Familiarización con el equipo a utilizar en la determinación del avance de encendido.

Determinar el avance de encendido en condiciones de marcha mínima o ralentí y

aceleración sin carga.

Determinar los KV en los cables de alta tensión.

EQUIPOS:

Banco de pruebas de motor a gasolina, marca MITSUBISHI.

INSTRUMENTOS E INSUMOS:

Lampara estroboscópica

Multímetro digital de alta impedancia

Llave de boca de 10 mm

Guaipes para uso personal



MARCO TEORICO:

TEORIA DEL ENCENDIDO

En los motores alternativos de combustión interna es necesario, para obtener un

rendimiento elevado, lograr el proceso de combustión se inicie antes de que el émbolo

llegue al punto muerto superior (PMS), dependiendo este punto de inicio de diversos

parámetros de operación del motor.

En el caso de los motores de encendido provocado el inicio de combustión se logra

mediante el aporte, desde el exterior, de una cierta cantidad de energía. Lo más usual es

aportar la energía haciendo saltar una chispa entre los electrodos de una bujía. Por

consiguiente, resulta necesario que el motor esté dotado de un sistema capaz de

suministrar esa energía de la forma adecuada y en el instante preciso.1

FASES DE LA CHISPA

El proceso de ignición comienza con la formación de una columna o canal de plasma entre

los electrodos de la bujía, el proceso continúa mediante reacciones químicas exotérmicas

que se producen en una delgada capa de ese canal y finaliza produciéndose un frente de

llama que se auto sustenta y se expande.2 De forma práctica el proceso por el que se forma

la chispa puede dividirse en:

Fase de preruptura: En esta fase se logra un aumento de la diferencia de potencial

entre los electrodos hasta valores entre los 15 kV, pero manteniendo una intensidad

muy baja, ionizando la atmósfera alrededor de los terminales de la bujía e iniciando

el desplazamiento de los electronos hacia el ánodo.

Fase de ruptura: Cuando el número de electrones liberadores alcanza un valor

determinado, la intensidad de corriente obtiene un pico de 200 A de forma brusca,

en esta fase es donde se forma el estrecho canal que conecta los terminales del

electrodo, alcanzando temperaturas de hasta 60 000 K. En este punto inicia las

reacciones químicas que dan paso a la combustión.

1 Payri, F. Pesantes, J. Motores de combustión interna alternativos, Editorial Reverté, 2011, 17.2 Teoría del

encendido, pag. 500 2 Payri, F. Pesantes, J. Motores de combustión interna alternativos, Editorial Reverté, 2011, 17.3 Estudio

fenomenológico de la chispa: fases, pag. 500



Fase de arco: Se estabiliza el arco, disminuyendo su voltaje hasta uno en el que se

pueda mantener constante (aprox. 60 V), en este punto la temperatura también

disminuye hasta unos 6000 K y se producen pequeñas erosiones en los electrodos

de la bujía debido a la anterior descarga brusca de energía en la fase de ruptura.

Descarga glow: Consiste en una pequeña etapa de transición, la corriente es

menor a 100 mA, existe muy poca ionización y la temperatura disminuye a 3000 K.

Durante esta fase se produce la descarga de la mayor parte de la energía

almacenada en los sistemas de encendido.

INFLUENCIA DE ALGUNOS PARÁMETROS SOBRE EL VOLTAJE MÍNIMO

NECESARIO3

Según se conoce, para poder completar las fases de preruptura y ruptura, se debió haber

acumulado un cierto voltaje mínimo necesario para el salto de la chispa. Este voltaje

también se ve modificado de acuerdo a las siguientes condiciones de funcionamiento del

motor:

Influencia de la presión en cámara: Influye de tal forma que al aumentar la presión,

el recorrido libre medio de los electrones disminuye, por lo que el voltaje necesario

aumenta.

Temperatura de los electrodos: Con el aumento de la temperatura, el voltaje

requerido disminuye, ya que al presentar mayor energía interna los electrones del

electrodo, estos requieren menor voltaje para ionizarse. Este efecto presenta una

pendiente considerable con respecto al beneficio otorgado por la temperatura hasta

alcanzar valores de 600 ºC, en los cuales tiende a estabilizarse.

Separación de los electrodos: Al aumentar el espaciado, el voltaje mínimo

necesario aumenta, esto debido a que el campo eléctrico disponible disminuye.

PARTES DEL SISTEMA DE ENCENDIDO

El sistema de encendido está conformado de las siguientes partes:

Batería: Proporciona el voltaje (12V, 24V) al sistema de encendido.

3 Payri, F. Pesantes, J. Motores de combustión interna alternativos, Editorial Reverté, 2011, 17.2.3 Influencia

de algunos parámetros sobre el voltaje mínimo necesario, pag. 507



Interruptor: Permite el paso de corriente y voltaje hacia la bobina (bobinado

primario)

Bobina.- Transforma el voltaje de baja tensión (12V) del bobinado primario, en alta

tensión (9kV-40kV) hacia el bobinado secundario.

Ruptor.- Conecta o interrumpe el primario de la bobina de encendido, produciendo

así la inducción de corriente en el secundario.

Distribuidor.- Distribuye el voltaje de alta tensión a cada bujía por medio de los

cables según el respectivo orden de encendido.

Bujías.- Proporcionan la chispa para inflamar la mezcla aire-combustible.

Figura 1: Esquema de las partes de un sistema de encendido convencional.

Para la correcta puesta a punto de un motor es indispensable conocer datos relativos de su

funcionamiento. Como complemento a la práctica se utilizará la lámpara estroboscópica, la

misma que permite determinar el valor del tiempo de encendido en el que se encuentra el

vehículo.



Figura 2: Adelanto del ángulo de encendido de acuerdo a diferentes regímenes de carga:

ralentí (izq.), RPM constantes (med.), Aceleración (der.)

SISTEMA DE ENCENDIDO ELECTRÓNICO

El sistema de encendido electrónico se encarga de producir y controlar una chispa

secundaria de gran energía. La chispa sirve para encender la mezcla de aire comprimido

y combustible en el momento exacto. Así se consigue rendimiento óptimo, ahorro de

combustible y control de las emisiones del tubo de escape. El sistema de encendido

consiste en una bobina de encendido separada conectada directamente a cada bujía,

también llamada bobina en bujía. Estos conjuntos de bobinas se sitúan en el centro de la

cubierta del árbol de levas. Los módulos del controlador dentro de cada conjunto de bobinas

se encienden y se apagan desde el módulo de control del motor (PCM). El PCM se sirve

principalmente de la velocidad del motor y la información sobre posición de los sensores de

posicionamiento del árbol de levas y el cigüeñal para controlar el orden, reposo y

sincronización de la chispa.

El sistema de encendido electrónico está formado por los siguientes componentes:

Sensor de posición del cigüeñal (CKP): El sensor de posición del cigüeñal (CKP) es un

generador magnético permanente, denominado sensor de reluctancia variable. El campo



magnético del sensor se altera por un disco emisor de impulsos montado sobre el cigüeñal,

que posee siete ranuras mecanizadas, seis de las cuales están igualmente espaciadas, a

60 grados. La séptima ranura está separada 10 grados tras una de las ranuras de

60 grados. El sensor CKP produce siete impulsos para cada vuelta del cigüeñal. El impulso

de la ranura de 10 grados se denomina impulso sinc., y sirve para sincronizar la secuencia

de encendido de las bobinas con la posición del cigüeñal. El sensor CKP está conectado al

PCM mediante un circuito de señal y un circuito de referencia baja.

Figura 3: Esquema de una rueda de inducción y la forma de la señal registrada por el

sensor CKP.

Sensor de posición del árbol de levas (CMP): El sensor de posición del árbol de levas

(CMP) es activado por un disco emisor de impulsos muescado montado dentro del

engranaje del árbol de levas de escape. El sensor CMP proporciona seis impulsos de señal

en cada vuelta del árbol de levas. Cada muesca o pieza del disco emisor de impulsos tiene

un tamaño distinto, para identificar mejor cada cilindro. Esto significa que las señales CMP

y CKP están codificadas en cuanto a amplitud de impulso, para que el PCM pueda controlar

constantemente su relación. Esta relación se utiliza para determinar la posición del

accionador del árbol de levas y controlar su sincronización en el valor correcto. El PCM

también se vale de esta señal para identificar la carrera de compresión de cada cilindro, y

para la inyección de combustible secuencial. El sensor CMP está conectado al PCM

mediante un circuito de señal de baja referencia de 12 voltios.

Figura 3: Esquema de una rueda de inducción y la forma de la señal registrada por el

sensor CMP.



Sensor de picado (KS): El sistema del sensor de picado (KS) permite que el módulo de

control del motor (PCM) controle el avance de sincronización de encendido para conseguir

un rendimiento óptimo a la vez que protege el motor de niveles de detonación que podrían

ser potencialmente dañinos. El PCM utiliza los sensores del sistema KS como micrófonos

para detectar ruidos anormales del motor que podrían indicar un encendido

prematuro/detonación.

Módulo de control del motor: El PCM controla todas las funciones del sistema de

encendido y corrige constantemente la sincronización de la chispa. El PCM supervisa la

información de las distintas entradas de sensores, que incluyen:

• El sensor de posición de la mariposa (TP)

• El sensor de temperatura del refrigerante del motor (ECT).

• Sensor de Flujo de Masa de Aire (MAF)

• El sensor de la temperatura del aire de admisión (IAT)

• Sensor de velocidad del vehículo (VSS).

• Posición de engranaje de la transmisión o sensores de información de alcances

• Sensores de picado del motor (KS)

PROCEDIMIENTO:

Verificar el nivel de combustible, agua de refrigeración y aceite.

Encender el motor

Identificar la marca fija.

Identificar la marca móvil en la polea.

Conectar la lámpara estroboscópica. Cable negro al negativo, cable rojo positivo

de la batería. Pinza inductiva al cable del primer cilindro.

Apuntar la luz que emite la lámpara hacia la marca fija y móvil.

Tomar apunte del valor que indica la lámpara.

Encender el medidor de KV.

Conectar el medidor de KV. Pinza 1 a tierra, Pinza 2 a cada cable que va a las

bujías, esta enviará el valor en el cual se encuentra.



INFORME.

1. Tema.

2. Objetivos

3. Marco teórico.

4. Tabla de datos obtenidos:

5. Preguntas.

a. ¿Cuál es la influencia del tiempo de encendido (adelantarlo o retrasarlo) en relación

al rendimiento mecánico y las emisiones contaminantes?

b. ¿Las condiciones ambientales como presión atmosférica, humedad relativa,

temperatura ambiente, pueden llegar a influir en el proceso de salto de chispa?

c. ¿Qué es ángulo Dewell y como se lo mide?

d. Describa las diferencias entre los sistemas de encendido: convencional y

electrónico. Realice un esquema de cada uno.

e. ¿Qué factores influyen en el tiempo de encendido óptimo para el funcionamiento de

un motor?

f. ¿Qué tipos de bujías de encendido existen, cuáles son las anomalías que

presentan?

g. ¿A qué llamamos autoencendido por compresión y que factores influyen para que

esta se produzca?

h. ¿Cómo afecta la altura en el rendimiento del motor y como se compensa este efecto

(grados de avance del encendido de acuerdo a la altura)?

i. ¿Cuál es el procedimiento para la medición del avance de encendido en un sistema

de inyección electrónica?

j. Indique en el sistema de encendido electrónico como se controla las funciones que

anteriormente controlaba el ruptor.

6. Conclusiones y recomendaciones.

7. Bibliografía.

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