EL PROBLEMA DEL ENCENDIDO

Transcripción

1 EL PROBLEMA DEL ENCENDIDO El principal problema del encendido tradicional que usa ruptor es la necesidad de que la corriente primaria se establezca rápidamente para que, al cortarla haya llegado ya su máximo. Por razones mecánicas, no es razonable que el ruptor haga más de 400 cortes por minuto, lo que representa unas r.p.m. en un motor de ocho cilindros. El aumento de la compresión implica un esfuerzo aún mayor a vencer para saltar la chispa en las bujías, y para darle fuerza no había otro medio práctico que aumentar la intensidad de la corriente primaria, que llega a ser de hasta cuatro amperios. Pero el consiguiente calentamiento de los contactos produce una fina película de óxido metálico azulado, sobre los mismos, que actúa a modo de aislante, lo que hace que baje el rendimiento. Se trabajó en la forma de poder alimentar la bobina para conseguir una buena chispa cada 0,0075 segundos cuando el motor está girando solamente a r.p.m. y hacerlo con una mayor precisión. Esto dio paso a los encendidos transistorizados, y rápidamente a los encendidos transistorizados sin ruptor, entre los que se incluyen los que vamos a tratar en este trabajo. El problema de la gran cantidad de corriente que se necesita en el primario no es fácil de conjugar con el corte por ruptor, pero este problema es fácil de resolver en electrónica. Un transistor de potencia puede tener controlada su corriente de base por un ruptor que use poca corriente de modo que la corriente principal que circula hacia la bobina no pase por los contactos del ruptor. Este era el primer paso, pero el ruptor seguía provocando problemas típicos de un elemento mecánico sobre todo a grandes revoluciones, pero ahora que utilizamos un dispositivo electrónico, la corriente ya no tiene que ser cortada por un ruptor necesariamente, si en lugar de ruptor, utilizamos un sistema que produzca impulsos eléctricos que podamos hacer llegar al transistor el efecto será el mismo, y no habremos ahorrado el uso de componentes mecánicos sometidos a gran desgaste y propensos a averías. ENCENDIDOS TRANSISTORIZADOS SIN RUPTOR El papel del ruptor es enviar impulsos de corriente a la base del transistor, o sea, en el circuito emisor base que comprende la bobina y la batería mediante una corriente pulsatoria entrecortada, que se produzca en un pequeño generador especial sincronizado con el motor. Si el ruptor nos trae muchos problemas, como ya hemos explicado, debemos buscar un medio que nos proporcione una señal similar de acuerdo al giro del motor y que pueda señalar el momento del encendido. GENERADOR DE IMPULSOS En lugar del ruptor colocamos el generador de impulsos, en el que la leva se sustituye por un aspa de hierro con los salientes afilados, cada vez que pasa un diente frente a los núcleos de los imanes, casi rozando, se cierra el circuito magnético e inmediatamente desaparece, con lo que se induce una corriente instantánea en el arrollamiento del generador de impulsos, y por tanto esa corriente entrecortada (impulsos sincronizados con el motor) que en la base del transistor manda la corriente principal primaria del encendido. De esta manera obtenemos la señal electrónica del giro del motor y del momento previsto para la carga de la bobina En realidad las cuatro aspas dan cuatro destellos a la vez y la cuatro corrientes instantáneas y simultáneas se suman. En una vuelta del aspa, equivalente a dos del cigüeñal, se producen tantos impulsos eléctricos como dientes internos tiene, o sea cilindros del motor. 1

2 Lo que hay dentro de la caja electrónica no es sólo el transistor con sus condensador y diodo de protección. Aquí los impulsos de corriente provenientes del generador magnético conviene ampliarlos y por ello se usan dos o tres transistores como etapas de potencia. Como inconvenientes destacan los siguientes: Hay posibilidad de desajustes del eje del distribuidor que arrastra la pieza polar puesto que está sometida a una fuerza lateral en su giro, este inconveniente se reduce en los generadores que tienen cuatro imanes opuestos de manera que la fuerza de cada uno de estos se contrarresta con la del imán que está enfrentado. Pero desde luego las ventajas respecto al encendido con ruptor son claras. GENERADOR DE IMPULSOS POR EFECTOS HALL Además del generador de impulsos inductivo (efecto alternador) existe otro procedimiento que basa la creación de la señal en el efecto Hall Podemos decir que el efecto Hall es también un generador de corriente mediante el cual podemos establecer una serie de impulsos, que debidamente amplificados, podrán servirnos de órgano de mando para dirigir la corriente en última instancia a través del primario de la bobina de encendido. La pieza rotatoria que hará las veces de rotor lleva unas zonas provistas de unas pequeñas pantalla que cuando se interponen entre el imán y el generador Hall interrumpen el paso del flujo magnético, de modo que ene le citador generador se establece una variación del flujo a medida que las pantallas tapan o destapan el paso de las líneas magnéticas, lo que determina una variación de este flujo y la presencia de señales. El entrehierrro entre el imán y el estator realizado con materiales semiconductores permanece siempre permanentemente invariable en contraposición a lo que ocurre en los distribuidores provistos de efecto alternador y así no hay posibilidad de desajustes del eje del distribuidor que arrastra la pieza polar. La utilización del efecto Hall, hace, en este aspecto, mucho más seguros a estos distribuidores. Cuando el eje está en movimiento, las pantallas se van interponiendo entre el imán permanente y el captador piezoeléctico anulándose así el campo magnético entre el imán y el generador Hall alternativamente. Este es el momento en que la tensión de Hall desaparece dando lugar a una señal que el circuito transistorizado elabora de modo que el resultado final sea la activación del transistor de potencia para establecer el circuito eléctrico en el arrollamiento primario de la bobina. La longitud y disposición de las pantallas es fundamental para el rendimiento del equipo ya que mientras la pantalla está pasando entre el imán y el captador, el transistor de potencia permanece pasante y es, por consiguiente, el tiempo de que dispone la bobina para su saturación. Cuando la pantalla se separa o aleja del imán y el generador, se vuelve a las condiciones iniciales y se anula la señal para el bloque amplificador del equipo, lo que bloquea al transistor de potencia y este interrumpe el paso de la corriente en el arrollamiento primario de la bobina, es el momento de la inducción, la creación de corriente de alta tensión y el salto de la chispa en la bujía. ENCENDIDO ELECTRONICO INTEGRAL. Se denomina encendido electrónico integral al un equipo estático capaz de producir la chispa la bujía en el momento oportuno. Todo sistema de encendido necesita la referencia de la posición angular del cigüeñal para poner en servicio el circuito primario de la bobina e interrumpir bruscamente la corriente para generar la chispa en el momento adecuado del ciclo. En este sistema se dispone de una corona dentada, montada en el volante del motor, y fijo sobre el cárter del embrague un captador de posición, constituidos por un imán permanente una bobina que recoge las tensiones inducidas a cada variación que producen los dientes de la corona al enfrentársele; estas señales, de las tensiones inducidas, son enviadas aun módulo electrónico e indican la velocidad de giro del 2

3 cigüeñal y su posición. El módulo electrónico transforma las señales de los captadores, las analiza e interpreta y, estando programado de acuerdo a las características del motor del vehículo, las traduce en función de lo que tiene en la memoria, determinando la apertura y cierre del circuito primario, tras ser amplificadas. Los captadores principales y básicos que lleva todos encendido integral son los de posición de motor, a través de la rueda dentada del cigüeñal y el captador de depresión que va conectado al colector de admisión y detecta la carga del vehículo. El sistema puede incorporar muchos otros captadores, y recibirá toda la información para procesarla y calcular el momento más adecuado del encendido según todos esos parámetros recibidos. Podemos resumir diciendo que la principal operación que realiza el calculador del enciendido es el calculo del avance, el calculador lleva en su memoria un mapa de avances a través del cual y en consecuencia a los datos que recibe de los distintos captadores decide el total del avance del encendido, escogiendo siempre el momento más adecuado. Esta actuación será más eficiente en los encendidos estáticos que en los dinámicos como veremos a continuación. Como principales ventajas destacan: El encendido electrónico integral proporciona una chispa de calidad similar al del transistorizado, carece de elementos sometidos a desgastes, sin contactos ni rozamientos, suprime los contrapesos y no se desajusta. También la disminución de las averías, mayor rendimiento con un menor consumo de gasolina y más duración de los componentes (incluidas las bujías) gracias al control exacto de la corriente que este sistema puede proporcionar. El inconveniente de los sistemas electrónicos es el mayor consumo de corriente, no por exigencia del sistema, sino para mejorar el encendido; el uso de alternadores en vez de dinamos ha remediado este problema en su consjunto. En cuanto al mayor coste, cada vez será menor por el aumento de al fabricación en serie. DINÁMICO El distribuidor, la bobina, cableados y bujías son convencionales. Es decir, el sistema electrónico se encarga de cargar la bobina y decide el momento en que se induce la alta tensión para que salte la chispa mediante el control de la corriente del primario de la bobina, pero el camino desde la bobina hasta la bujía es igual que en los convencionales. Un distribuidor apunta mediante su dedo la posición de salida para el cilindro escogido. Este sistema realiza una correcta carga de la bobina y escoge el momento de saltos de la chispa, pero sigue presentando el problema de que usa elementos mecánicos que se mueven (el distribuidor) para el reparto de la chispa. ESTÁTICOS Se elimina el distribuidor y en su lugar, la central electrónica es la que decide en que bujía debe saltar la chispa. Para conocer la bujía a la que mandar la chispa se vale del captador de posición del motor que ahora controla de manera más precisa para conocer si el próximo PMS corresponderá a los cilindros 1 4 o 3 2. En lugar de mandar una chispa en la bobina y que esta se distribuya por el camino adecuado, lo que implica necesariamente elementos móviles, lo que se hace es tener más de una bujía de manera que el calculador 3

4 actuará sobre la bobina que está conectada a la bujía en la que queremos hacer saltar la chispa. Por simplicidad, en un primer momento se tenía 2 bobinas (bobina doble) conectadas una al 1 y4 y la otra al 2 y 3, de manera que solo se calculaba el P.M.S. y sabía si correspondía al 1 4 o al 3 2 pero no cuál de los cilindros exactamente estaba en explosión, la chispa se manda a los dos, pero en el que está en escape la chispa a penas es de 500 v mientras que en el que está en compresión la chispa alcanza los v. Más avanzado es el sistema que tiene una bobina para cada cilindro con lo que la chispa saltará solo en un cilindro, el que esté en explosión. Pero para este sistema se necesita que el captador de posición del motor pueda detectar qué cilindro está en explosión y cuál en cruce de los dos que están en el P.M.S. COMPARACION Puesto que los encendidos presentados han ido evolucionando partiendo de sus prececisores vamos a compararlos siguiendo el orden de desarrollo por lo que todas las mejoras de un sistema respecto a su predecesor también se hacen extensivas a todos los anteriores. Encendido electrónico por captador inductivo Ya no incluye ruptor, el corte de la alimentación del primario es más eficiente por lo que la calidad de la chispa es mejor. Encendido electrónico por capatador Hall El captador es más eficiente que el inductivo y mecánicamente más fiable, el avance de la electrónica permite integrar el avance por depresión en el módulo de control. Encanecido Integral Dinámico El captador recibe información de la posición del cigüeñal a través de una rueda dentada. Un calculador tiene en memoria un mapa que obtiene el avance del encendido más adecuado a las condiciones proporcionadas por los captadores. La chispa se produce en la bobina como en los anteriores y se distribuye igual. Por lo que sigue habiendo elementos mecánicos con movimiento implicados. Encendido Integral Estático El calculador es más complejo. Tiene varias bobinas unidas directamente a las bujías, y decide en cuál de ellas se produce la alta tensión de manera que la chispa se produce en la/s bujía/s unidas al secundario de esa bobina, que pueden ser dos en las bobinas dobles, o una en los más modernos. Ya no hay ningún elemento móvil y la electrónica lo controla todo. CONCLUSIÓN PERSONAL Las condiciones de funcionamiento de un motor son excepcionalmente duras para todos los elementos que lo componen, funciona a un régimen de giro muy elevado por lo que todas las acciones se producen muy rápidamente, sirva como ejemplo el ya citado de tener que producir una chispa cada 0,0075 segundos cuando gira a unas r.p.m. que es un régimen normal, además esa chispa tiene que alcanzar una altísima tensión y una buena calidad para poder provocar la explosión. Además hay que decidir el momento exacto en que debe saltar para aprovechar al máximo todo el poder de la combustión. Las actuales condiciones de contaminación y consumos exigen que la combustión se aproveche lo más eficientemente posible. Además el cliente exige unas condiciones de fiabilidad contra las averías. Basta con ver el funcionamiento de una distribución convencional para advertir que hay muchos puntos en los que el sistema puede ser mejorado. Y gracias a la electrónica se hace posible la mejora de este sistema. La evolución a sido rápida pero paulatina, y actualmente el sistema es totalmente distinto en sus componentes a los primitivos encendidos por ruptor, aunque por supuesto la idea de funcionamiento es la misma (según el giro del motor cargo la bobina y luego corto e induzco alta tensión que llevo a la bobina adecuada), los medios para conseguirlo han evolucionado a través de la electrónica proporcionando una exactitud y un control impensables hace no muchos años que ayudan a la mejora de las condiciones de funcionamiento de los motores. 4

5 Básicamente podemos decir que la evolución es tendente a eliminar todos los elementos mecánicos y sustituirlos por sistemas electrónicos, esto es porque los sistemas mecánicos están expuestos a muchos más averías, se trata de eliminar cualquier componente móvil que además están sujetos a desgastes y mantenimiento. Mientras que los electrónicos no poseen piezas móviles, no necesitan mantenimiento y en principio son mucho más difíciles de averiar. ********************************************************* Página 7 Exp