DISPARO DE LA BUJÍA EN SISTEMAS DE ENCENDIDO CONVENCIONALES
Todos los sistemas de encendido utilizan algún tipo de dispositivo de conmutación o activación para energizar y desenergizar el devanado de la bobina principal. En los sistemas de encendido de tipo a distribuidor, el dispositivo de activación se encuentra normalmente en la caja del distribuidor. En el distribuidor, el dispositivo de activación es controlado por el eje giratorio del distribuidor, que es, a su vez, accionado por árbol de levas del motor. Esto permite que el dispositivo de activación sea programado en referencia a la posición de los pistones. Se pueden utilizar varios tipos diferentes de dispositivos de activación.
Dispositivos de disparo tipo punto (contacto, ruptor o “platinos”)
El dispositivo de activación del tipo de punto ya no se utiliza en los automóviles modernos, sin embargo, es posible que usted vea los mecanismos de activación de tipo punto en algunos vehículos, en especial los coches clásicos que se están restaurando. Los dispositivos tipo punto fueron utilizados en los sistemas de encendido de prácticamente todos los automóviles que se fabricaron entre los años 1920 y mediados de 1970. Hablaremos de la activación de dispositivos tipo de punto en detalle en estas páginas porque son un ejemplo excelente y fácil de comprender de cómo funcionan los sistemas de encendido de los automóviles. Como ha visto en otras secciones, un sistema de encendido que contiene un dispositivo de disparo de tipo punto a menudo se conoce como sistema de encendido convencional.
Los componentes de un sistema de encendido convencional con un dispositivo de disparo de tipo punto se muestran en la Figura 30. En este sistema, el dispositivo de disparo del devanado primario es un conjunto de puntos de contacto montados en el interior del distribuidor. Los puntos de contacto son abiertos y cerrados por una leva giratoria que está montada en el eje del distribuidor. El eje del distribuidor es movido por el árbol de levas. Cuando los puntos de contacto se apoyan en el punto más bajo del lóbulo de la leva de rotación, los puntos están cerrados. Cuando los puntos están cerrados, la corriente fluye a través de la bobina de encendido, creando un campo magnético (ver figura siguiente).
FIGURA -El flujo de corriente a través de un sistema de encendido de tipo punto se muestra aquí. En la figura A, los puntos están cerrados y la corriente fluye a través del devanado primario de la bobina de encendido. En la figura B, los puntos están abiertos y se detiene el flujo de corriente en el devanado primario. Cuando el flujo de corriente en el primario se corta, el campo magnético de la bobina colapsa. Esto produce en forma inductiva corriente en los devanados secundarios y provoca una chispa en la bujía.
A medida que la leva continúa girando, el punto más alto del lóbulo de la leva hace que los puntos se separen, deteniendo el flujo de corriente en el devanado primario (figura B). Esto hace que el campo magnético de la bobina colapse, lo que induce corriente en los devanados secundarios y provoca una chispa en la bujía.
La leva de distribuidor es accionado por el motor, por lo general mediante un engranaje en el árbol de levas. El número de lóbulos de la leva del distribuidor es el mismo que el número de cilindros en el motor. El distribuidor está montado en el motor de modo que cuando los puntos se abren y la bujía sea disparada, uno de los pistones esté cerca de la parte superior de su carrera de compresión. El rotor en el distribuidor dirige entonces la alta tensión al cilindro adecuado.
Los puntos de contacto
La figura siguiente muestra un primer plano de un dispositivo del tipo de punto de disparo o de "platinos" típico.
Observe la posición de los puntos de contacto en la figura. Por lo general los puntos de contacto conducen entre 3 y 4 amperios de corriente, y deben abrir y cerrar hasta 10.000 veces por minuto a una velocidad media. Para manejar un trabajo tan difícil, los puntos de contacto deben ser fabricados a partir de materiales de alta calidad. La mayoría de los puntos de contacto están hechos de acero inoxidable recubierto de tungsteno, un metal resistente al calor utilizado para fabricar filamentos de bombillas.
Un bloque patín o bloque de roce del juego contactos hecho de un material denso y fibroso va adherido sobre la leva del distribuidor. Este bloque de roce debe lubricarse para evitar un desgaste excesivo. El bloque de roce está fijado al punto de contacto y se utiliza para abrir los puntos.
Los puntos se mantienen cerrados por la tensión del resorte incluido en el conjunto de puntos. La tensión del resorte debe ser lo suficientemente fuerte como para evitar que los puntos reboten o floten. La flotación es una tendencia a permanecer abiertos cuando un motor está funcionando a altas velocidades. Sin embargo, si la tensión del resorte es demasiado fuerte, se produce un desgaste excesivo en el bloque de roce y la leva del distribuidor.
En cualquier dispositivo de disparo del tipo de punto, la cantidad de corriente que los puntos de contacto pueden conducir es limitada. Por lo tanto, la salida de la bobina está limitada a unos 25.000 voltios en los sistemas de encendido convencionales. Esta tensión era adecuada en vehículos más viejos, pero en un coche nuevo con un dispositivo de control de emisiones se necesita una chispa más fuerte para disparar la mezcla más pobre y de aire-combustible en los cilindros. Esta es la razón por la cual los sistemas de encendido de punto de contacto fueron reemplazados por sistemas de encendido electrónico.
El condensador
Cuando el campo magnético de la bobina colapsa, o sea desaparece, se produce por inducción una corriente en el devanado primario, así como en el arrollamiento secundario. Dado que toda la corriente del primario debe pasar a través de los puntos de contacto, se necesita algún dispositivo para evitar que la corriente de lugar a la formación de arcos entre los puntos cuando están abiertos. Este dispositivo se llama condensador. Un condensador puede absorber y almacenar corriente eléctrica, ayudando al sistema de encendido de manera más eficiente.
Figura - Un condensador consiste en muchas capas de hojas de metal separadas por aisladores
Una vista externa de un condensador se puede ver en el dispositivo de activación de tipo punto que se muestra en la figura siguiente. Un condensador consta de muchas capas de láminas de metal que están separadas por un aislamiento. Un conjunto de envolturas de papel de aluminio está conectado a masa, y el otro se une a los puntos. El condensador está normalmente conectado en paralelo entre los puntos. La cercanía de los envoltorios de papel de aluminio atrae a los electrones que normalmente saltan a través de la separación de puntos. Cuando los puntos están abiertos, el condensador absorbe cualquier corriente, que sea inducida en los devanados primarios de la bobina ( ver figura ). Cuando los puntos se cierran, la corriente se descarga desde el condensador.
Figura - Cuando los puntos se abren, el condensador absorbe cualquier corriente que sea inducida en los devanados de la bobina primaria
El número de electrones que el condensador puede atraer es una medida de su capacidad. La capacidad del condensador debe estar estrechamente adaptada a las necesidades del circuito primario de encendido. Un condensador con un exceso de capacidad produce desgaste de los puntos de contacto tan pronto como un condensador con muy poca capacidad.
Resistencia primaria de corriente
En un sistema de encendido de tipo de punto o platinos, la corriente primaria se desplaza desde la batería a la bobina y distribuidor a través de la llave de encendido y una resistencia. La resistencia reduce el flujo de corriente para proteger la bobina y los puntos de contacto del sobrecalentamiento. La resistencia puede ser un componente separado, comúnmente llamado resistor de lastre para encendido de platinos, o puede ser una resistencia de alambre que se construye en el arnés de cableado.
Cuando un motor se arranca, el voltaje de la batería es más bajo de lo normal, y el flujo de corriente a través de la resistencia a la bobina se reduce considerablemente.
Figura - Resistencia de lastre para encendido de platinos
En este momento, puede que no haya suficiente corriente para producir una chispa lo suficientemente fuerte como para arrancar el vehículo. Por lo tanto, la resistencia se puentea para suministrar corriente completa de la batería a la bobina. El circuito de derivación está generalmente incluido en el motor de arranque, aunque algunos circuitos de derivación se incorporan en el interruptor de encendido.
Reglaje de platinos.( Ajuste de platinos. Diferencia de puntos, etc. )
La distancia entre los puntos de contacto cuando están abiertos se llama separación de platinos ( también conocida como separación de puntos, diferencias de puntos, etc. ),( ver figura ). Usted ya sabe que la distancia entre los puntos debe ser correcta para que el motor funcione correctamente.
Figura - La distancia entre los puntos de contacto cuando están abiertos se conoce como separación de platinos
Cuando se arranca un motor, la separación de platinos debe ser lo suficientemente amplia como para evitar que la corriente produzca arcos a través de los puntos de contacto, o el automóvil no arrancará fácilmente. Sin embargo, si la separación de platinos es demasiado pequeña, los puntos se deterioran rápidamente cuando el motor está funcionando a baja velocidad. Si los puntos se abren lentamente y no se abren lo suficiente, un arco puede permanecer a través de los puntos de contacto, utilizando la energía que normalmente produciría una chispa en una de las bujías. Cuando se produce un arco en los puntos de contacto debido a una pequeña diferencia de puntos, la bujía por lo general no se disparará en ese momento.
Figura - Galga para medir espesores
La separación adecuada se puede ajustar mediante el uso de un medidor de espesores o galga. Con el patín en el punto alto de la leva del distribuidor, la galga se puede utilizar para medir la separación de platinos. El ajuste correcto permite que los platinos se abran y cierren en el momento adecuado.
El tiempo "Dwell".
Hay un valor a tener en cuenta en las características del sistema de encendido de los vehículos, y es el número de grados que la leva del distribuidor gira durante el tiempo en que los puntos de contacto están cerrados, valor conocido como tiempo “Dwell” o también tiempo de permanencia. Cuando el patín alcanza el lóbulo o la esquina de la leva del distribuidor, los puntos se abren y el período de permanencia finaliza. Después de que el patín pasa un lóbulo de la leva, el mismo vuelve a la parte plana de la leva, y el siguiente periodo de reposo comienza. El ajuste de tiempo de permanencia es muy importante para el buen funcionamiento de un sistema de encendido.
Hay 360 grados en un círculo, por lo que el tiempo de permanencia máximo para cualquier motor es 360 grados dividido por el número de cilindros del motor. Una rotación completa de la leva del distribuidor es igual a 360 grados. Un motor de 8 cilindros tiene 8 lóbulos en la leva, de modo que hay 45 grados de rotación entre cada lóbulo de leva (360 % 8 = 45). Un motor de 6 cilindros tiene 60 grados entre cada lóbulo de la leva (360 % 6 = 60). Un motor de 4 cilindros tiene 90 grados entre cada lóbulo de la leva (360 % 4 = 90).
Por lo tanto, el valor máximo de permanencia posible en un motor de 8 cilindros sería 45 grados. Si el tiempo de permanencia fue ajustado a más de 45 grados, los puntos de contacto permanecerían cerrados durante todo el tiempo que el distribuidor gira desde un lóbulo de leva al otro lóbulo de la leva. En esta situación, la corriente primaria que fluye a través de la bobina nunca se vería interrumpida, por lo que nunca habría chispa en la bujía.
Por el contrario, si el tiempo de permanencia se ajusta en 0 grados, los puntos permanecerían abiertos constantemente y nunca se cerrarían. En esta situación, no se formaría campo magnético en la bobina, por lo que se produciría ninguna chispa en la bujía.
En un sistema de puntos de contacto, el tiempo de permanencia y la separación de puntos están relacionados, ( si se aumenta uno, se disminuye el otro). Por ejemplo, si la separación de puntos es demasiado amplia, el tiempo de permanencia será demasiado corto. Si la separación de puntos es demasiado pequeña, el tiempo de permanencia será demasiado largo.
La forma preferida para ajustar los puntos de contacto es mediante el ajuste del tiempo de permanencia. El ajuste de la permanencia o "dwell" es más fácil y más preciso que el ajuste de la separación de puntos. Sin embargo, el juste del tiempo de permanencia requiere un instrumento especializado llamado probador de permanencia (o también probador de distribuidores, probador de módulos de encendido, multímetro del ángulo Dwell, etc.). Un probador de permanencia mide la cantidad de tiempo que se cierra un conjunto de puntos de contacto, y muestra el tiempo en grados de rotación de la leva del distribuidor.
Aunque este fue un muy buen sistema en su tiempo, el dwell aún significaba que a velocidades de motor muy altas, el tiempo real disponible para cargar la bobina solo produciría una chispa de menor potencia. Tenga en cuenta que a medida que aumenta la velocidad del motor, el ángulo de permanencia o el porcentaje de permanencia permanece igual, pero el tiempo real se reduce. Todos los sistemas hoy en día se conocen como de energía constante, lo que garantiza un encendido de alto rendimiento incluso a altas revoluciones del motor.
Energía constante
Para que funcione un sistema de encendido electrónico de energía constante, la permanencia debe aumentar con la velocidad del motor. Esto solo será beneficioso si la bobina de encendido puede cargarse hasta su máxima capacidad en un tiempo muy corto (el tiempo disponible para la máxima permanencia a la máxima velocidad esperada del motor). Con este fin, las bobinas de energía constante son de muy baja resistencia, por lo que una corriente alta fluirá rápidamente. Energía constante significa que, dentro de unos límites, la energía disponible para la bujía permanece constante en todas las condiciones de funcionamiento.
Esto se logró mediante el uso de un generador de impulsos en el distribuidor para informar a un módulo de encendido de la posición y la velocidad del motor para que el módulo pudiera determinar los puntos de encendido (comienzo de permanencia) y de desconexión (fin de permanencia y tiempo de chispa de encendido).
Debido a la naturaleza de alta energía de las bobinas de encendido de energía constante, no se puede permitir que la bobina permanezca encendida por más de un cierto tiempo. Esto no es un problema cuando el motor está funcionando, ya que el circuito limitador de corriente o permanencia variable evita que la bobina se sobrecaliente. Sin embargo, se debe proporcionar algún tipo de protección cuando se activa el encendido pero el motor no está funcionando. Esto se conoce como corte de corriente primaria del motor estacionario.
Dos tipos de generadores de impulsos (sensores) eran los más comunes:
Efecto Hall
inductivo.
A medida que gira el eje central del distribuidor de efecto Hall, la placa de corte, unida debajo del brazo del rotor obstruye y abre alternativamente el chip de efecto Hall.
El número de paletas o placas de corte, corresponde al número de cilindros. En los sistemas de permanencia constante, la permanencia está determinada por el ancho de las paletas. Las paletas hacen que el chip de efecto Hall entre y salga alternativamente de un campo magnético. El resultado de esto es que el dispositivo producirá una salida casi de onda cuadrada, que luego se puede usar fácilmente para conmutar otros circuitos electrónicos. Los tres terminales en el distribuidor están marcados con "+", 0 y "-" ; los terminales "+" y "-" son para suministro de voltaje y el terminal 0 es la señal de salida.
Por lo general, la salida de un sensor de efecto Hall cambiará entre 0 V y aproximadamente 7 V. El voltaje de suministro se toma de la ECU de encendido y, en algunos sistemas, se estabiliza en aproximadamente a 10 V para evitar cambios en la salida del sensor cuando el motor es arrancado. Los distribuidores de efecto Hall son muy comunes debido a la precisión de la señal producida y la confiabilidad a largo plazo. Producen una especie de
señal de salida de onda cuadrada.
Los generadores de impulsos inductivos, utilizan el principio básico de la inducción para producir una señal. Existen muchas formas, pero todas se basan en una bobina de alambre y un imán permanente. El distribuidor tiene la bobina de alambre enrollada en el captador y, a medida que gira el reluctor, el flujo magnético varía debido a los picos en el reluctor. El número de picos o dientes del reluctor corresponde al número de cilindros del motor. El espacio entre el reluctor y el captador puede ser importante y los fabricantes tienen configuraciones recomendadas. Estos sistemas producen una especie de salida de onda sinusoidal.
