Sistemas de Encendido Electrnico

El sistema de encendido es el encargado de generar la chispa en la cmara de combustin en el momento oportuno para que se ponga en funcionamiento el motor del automvil.

Para poder entender de manera correcta cmo funciona el sistema de encendido es necesario que estudiemos lo que ocurre en la cmara de combustin:

Los Cuatro Tiempos:Un motor de combustin a gasolina funciona a travs de ciclos que se pueden dividir en cuatro tiempos a saber:

1. AdmisinEn este momento el pistn se encuentra en la parte superior (al punto ms alto donde puede llegar el pistn se le llama punto muerto superior PMS) y comienza a bajar se abren las vlvulas e inyectan la mezcla de aire combustible, La propia succin que crea el pistn en su bajada provoca la entrada de la mezcla o el combustible en el cilindro. Mientras dura esta fase, la vlvula de escape permanece totalmente cerrada.

2. CompresinDurante esta fase se comprime la mezcla, para lo cual el pistn sube desde el punto ms bajo (al punto mas bajo donde puede llegar el pistn se le llama punto muerto inferior), al ms alto del cilindro, mientras que el cigeal cubre media vuelta. Las vlvulas permanecen cerradas y los gases que han llenado el cilindro ocupan cada vez un espacio ms reducido. El valor mximo de la compresin se alcanza cuando el pistn est en el final de la carrera de subida.

3. Expansin o explosin Comienza cuando el pistn es empujado hacia abajo, desde el Punto Muerto Superior (PMS) hasta el Punto Muerto Inferior (PMI), por los gases salidos de la combustin de la mezcla. En esta fase, la inercia del motor no es la que produce el trabajo, sino que es la propia explosin la que impele al pistn, cuyo movimiento se transforma en trabajo que, finalmente, acabar por mover al coche.

4. EscapeEn esta fase el pistn empuja, en su movimiento ascendente, los gases de la combustin que salen a travs de la vlvula de escape que permanece abierta. Al llegar al punto mximo de carrera superior, se cierra la vlvula de escape y se abre la de admisin, reinicindose el ciclo.

Ahora bien, conocemos como funciona el motor y sus cuatro tiempos, ahora qu relacin existe entre esto y el sistema de encendido? La respuesta es que el sistema de encendido es el encargado de generar la chispa para que ocurra la explosin en el tercer tiempo, es decir, en el primer tiempo se inyecta la mezcla de gasolina y aire, en el segundo tiempo se comprime esta mezcla y en el tercer tiempo el sistema de encendido genera la chispa y ocurre la explosin y en el cuarto tiempo se desechan los gases.

Todo esto nos hace comprender que no basta con que el sistema de encendido genere la chispa para la explosin, sino que esta debe ser generada en el momento justo, por ejemplo si la chispa se genera en el primer tiempo el motor no va a encender porque la mezcla an no ha sido comprimida, y si se generara una chispa en el cuarto tiempo eso perturbara el funcionamiento del motor ya que en ese momento no hay mezcla de combustible y no ocurrir nada, cuando ocurre alguna de estas situaciones se dice que el motor no est en tiempo.

Para que el encendido pueda ocurrir con xito y la chispa se genere en el momento oportuno el sistema de encendido est diseado con una serie de componentes que se encargan de que el trabajo se haga de manera ordenada y sincronizada, pasemos ahora a conocer los componentes del sistema de encendido.

1. La Bobina

La bobina est compuesta por un ncleo de hierro en forma de barra, constituido por lminas de chapa magntica, sobre el cual esta enrollado el bobinado secundario, formado por gran cantidad de espiras de hilo fino de cobre (entre 15.000 y 30.000) debidamente aisladas entre s y el ncleo. Encima de este arrollamiento va enrollado el bobinado primario, formado por algunos centenares de espiras de hilo grueso, aisladas entre s y del secundario. La relacin entre el nmero de espiras de ambos arrollamiento (primario y secundario) est comprendida entre 60 y 150.

Cuando se abre la llave de encendido, la corriente (+) es conectada a la bobina; pero, para que esta funcione, necesita tambin la seal (-); esta seal le llega, a travs del trabajo que realiza el distribuidor en una de sus funciones. Cuando la bobina tiene conectado los dos polos, la corriente fluye dentro del embobinado primario, producindose un fuerte campo magntico, dentro del circuito; pero; cuando se corta la conexin, un colapso del campo magntico, induce una corriente de alto voltaje, dentro del circuito secundario.Bobina tipo Bosch - El objetivo de la bobina es generar la corriente de alta tensin que servir para generar la chispa en la bujas.

El corte de conexin, o de seal negativa [-] se realiza como consecuencia de la funcin que hacen los componentes del distribuidor, respondiendo al giro o rotacin, de su eje principal; sincronizado a la rotacin del rbol de levas.El alto voltaje, es el que sale por la torreta de la bobina, dirigindose a travs de un cable hacia el distribuidor, el mismo que se vale del rotor, para distribuirla entre las bujas

2. El distribuidor

El distribuidor tambin llamado delco a evolucionado a la vez que lo hacan los sistemas de encendido llegando a desaparecer actualmente en los ltimos sistemas de encendido. En los sistemas de encendido por ruptor, es el elemento ms complejo y que ms funciones cumple, porque adems de distribuir la alta tensin como su propio nombre indica, controla el corte de corriente del primario de la bobina por medio del ruptor generndose as la alta tensin. Tambin cumple la misin de adelantar o retrasar el punto de encendido en los cilindros por medio de un "regulador centrifugo" que acta en funcin del n de revoluciones del motor y un "regulador de vaci" que acta combinado con el regulador centrifugo segn sea la carga del motor (segn este ms o menos pisado el pedal del acelerador).El distribuidor o delco es accionado por el rbol de levas girando el mismo nmero de vueltas que este y la mitad que el cigeal. La forma de accionamiento del distribuidor no siempre es el mismo, en unos el accionamiento es por medio de una transmisin pion-pion, quedando el distribuidor en posicin vertical con respecto al rbol de levas. En otros el distribuidor es accionado directamente por el rbol de levas sin ningn tipo de transmisin, quedando el distribuidor en posicin horizontal Distribuidor Vertical con respecto al rbol de levas.

Distribucin en posicin horizontal con respecto al rbol de levas.

El distribuidor tiene dos funciones: una es hacer la funcin de un interruptor [switch] de alta velocidad; y la otra es distribuir la corriente que recibe de la bobina, entre las bujas. En otras palabras el rotor del distribuidor, da vueltas sincronizadas a las vueltas que da el motor.

3. Mdulo de Encendido

Es el encargado de recibir la seal del emisor para proceder al corte de corriente [-] a la bobina, reemplazando de esta manera al tradicional platino (puntos) y condensador.Los mdulos de encendido varan de acuerdo a la marca y modelo del vehculo he aqu algunas imgenes de mdulos de encendido.

4. La Tapa del distribuidor y el rotor

La tapa del distribuidor tiene un conector central, y a su alrededor la cantidad de tantos conectores como cilindros tiene el motor Bien;: la bobina enva la chispa al conector central de la tapa Dentro de la tapa y ensamblado en el distribuidor est el rotor La funcin del rotor es dar vueltas , pero en sus estructura lleva ensamblado una lmina desde su centro hacia el extremo de su figura Esta lamina recibe en su centro la chispa que enva la bobina y por el extremo al hacer su giro la distribuye, entre los conectores que llevan chispa a las bujas. Es oportuno mencionar: El rotor se posesiona, y traba en el eje central; pero; no existe conexin entre ellos; La chispa solo debe brincar hacia los conectores de las bujas.

La chispa que distribuye el rotor, lo hace en forma ordenada, o sea, en cada vuelta entrega la chispa a los conectores de las bujas, siguiendo nicamente el orden de derecha a izquierda, o de izquierda a derecha, Segn la forma, en que de vueltas el distribuidor.

5. Los Cables de Alta Tensin

Estos son los que llevan la chispa de la bobina al distribuidor, y del distribuidor a las bujas

6. La Bujas

Son las encargadas de entregar la chispa en la cmara de combustin, soportando a su vez el calor de la explosin, que se genera como consecuencia de ello.

El Sistema de encendido

Bien conocimos cada uno de los componentes del sistema ahora veremos cmo funciona el conjunto completo:

Cuando usted acciona la llave de encendido en el primer pase a travs de un cable le llega alimentacin a la bobina de ignicin y al mdulo de encendido, cuando acciona la llave para encender el motor comienza a girar por la accin del arranque, y con el gira tambin el rotor, el rotor del distribuidor quien emite una seal al mdulo de encendido en momento en que debe cortar la corriente a la bobina de ignicin para que esta envi la chispa de alta tensin a las bujas, cuando el modulo corta la corriente, la bobina de ignicin genera la chispa de alta tensin y la enva al distribuidor, all el rotor la distribuye a cada buja segn el tiempo de encendido del motor, y finalmente la buja genera la chispa justo en el momento en que el pistn se encuentra en el P.M.S. producindose as en encendido del motor. Fallas del Sistema de Encendido

El Motor no enciendeRevisar: Que la bobina y el mdulo de encendido les llegue corriente al pasar la llave en el primer pase.Asegrese de que el motor este en tiempo y el orden de encendido este correcto.Asegrese que le llegue chispa a las bujas.Asegrese de que el rotor este en buen estado.No llega chispa a las bujasEsto puede ocurrir por varias cosas:La bobina de ignicin est fallando.El mdulo de encendido no est cortando la corriente.La bobina captadora o sensores que dan seal al mdulo estn fallando.No est llegando corriente a travs del cable que alimenta la bobina de ignicin.

Prdida de fuerza del motor Encendido mal sincronizado.Bujas con exceso de uso o mal calibrados.Circuito de alimentacin del circuito primario de la bobina con cadas de tensin.

Motor tironea y con explosiones a la admisin y escapeBobina de alta tensin en mal estado.Bujas en mal estado.Sistemas de avance automtico en mal estado.Cables de alta tensin con fugas de corriente a masa.Cables de alta tensin cambiados de cilindro.Sistema de Arranque

El sistema de arranque tiene por finalidad de dar manivela al cigeal del motor para conseguir el primer impulso vivo o primer tiempo de expansin o fuerza que inicie su funcionamiento.El arrancador consume gran cantidad de corriente al transformarla en energas mecnica para dar movimiento al cigeal y vencer la enorme resistencia que opone la mezcla al comprimirse en la cmara de combustin.Una batera completamente cargada puede quedar descargada en pocos minutos al accionar por mucho tiempo el interruptor del sistema de arranque, se calcula que el arrancador tiene un consumo de 400 a 500 amperios de corriente y entones nos formamos una idea de que una batera puede quedar completamente descargada en poco tiempo, por eso no es recomendable abusar en el accionamiento del interruptor de arranque.

Esquema sistema de arranque

Arranque por motor elctrico

Para el arranque de los motores de automvil se usa un motor elctrico de corriente continua que se alimenta desde la batera de acumuladores a travs de un rel. Este rel a su vez se acciona desde el interruptor de encendido del automvil

Cuando se acciona el interruptor de arranque se alimenta con electricidad proveniente de la batera a la bobina del rel, y este a su vez cierra dos grandes contactos en su interior alimentando el motor de arranque directamente desde la batera a travs de un grueso conductor (representado con color rojo figura arriba).

El motor elctrico

El motor de arranque es un motor de corriente directa tipo shunt especialmente diseado para tener una gran fuerza de torque con un tamao reducido, capaz de hacer girar el motor de combustin interna. Esta capacidad se logra a expensas de sobrecargar elctricamente las partes constituyentes ya que el tiempo de funcionamiento es muy breve, por tal motivo no debe mantenerse en accin por largo tiempo, so pena de terminar averiado por sobrecalentamiento. El consumo de electricidad durante el arranque es elevado (hasta 1000 Amp. para grandes motores de combustin), de manera tal que tambin la batera funciona en un rgimen muy severo durante este proceso. Debido a estas razones es muy recomendable, cuando se intenta arrancar un motor "perezoso" usar varios intentos de corta duracin (unos 10 segundos), en lugar de un solo intento de larga duracin.

El mecanismo de accionamiento

La transmisin de la rotacin desde el motor de arranque al motor de combustin se realiza a travs de engranajes. Un pequeo engrane deslizante est acoplado al eje del motor de arranque, este engrane es desplazado sobre estras por el rel a travs de una horquilla pivotante, de manera que se acopla a un engrane mayor que rodea el volante del cigeal del motor hacindolo girar.

Este engrane funciona a travs de un mecanismo de rueda libre (como el de las bicicletas) de manera que el torque del motor de arranque se trasmita al engrane del cigeal, pero una vez que el motor de combustin se ponga en marcha, no pueda arrastrar al motor de arranque.

Sin este mecanismo de rueda libre, debido a la gran velocidad del motor de combustin y a la elevada relacin de transmisin entre el par engranado, la velocidad de rotacin del rotor del motor elctrico llegara a velocidades peligrosas para su integridad, especialmente en conductores demorados en soltar la llave de encendido.

Una vez que el motor de combustin se ha puesto en marcha y el conductor suelta la llave de encendido, se corta la alimentacin elctrica a la bobina del rel y el muelle de recuperacin retira el ncleo cortando la alimentacin con electricidad y desacoplando ambos engranes.

Causas de fallo

Como en todo motor elctrico de corriente continua para la transmisin de la electricidad es necesaria la presencia de un colector-permutador para el funcionamiento, y con ello el movimiento relativo entre este colector y las escobillas. Este movimiento de rozamiento, con el agravante adicional del chisporroteo por alta corriente y el cambio de delgas en el colector, hacen que la vida de las escobillas sea relativamente corta, principal causa de fallo del motor de arranque.

Tambin se desgastan los contactos del rel, los casquillos o cojinetes de rozamiento donde gira el rotor y en menor cuanta que las escobillas, el propio colector.

Otra causa de fallo menos frecuente es el fallo del mecanismo de rueda libre.

FACULTAD DE TECNOLOGIA

INVESTIGACIONSistema de encendido electrnico y de arranque

Nombre:ngel Gabriel Zapata Velasco

DocenteHumberto Brum

Abril 2015