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Sistemas
de encendido
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Encendido electronico integral
Una vez mas
el distribuidor evoluciona a la vez que se perfecciona el sistema de encendido,
esta vez desaparecen los elementos de corrección del avance del punto
de encendido ("regulador centrifugo" y "regulador de vació")
y también el generador de impulsos, a los que se sustituye por componentes
electrónicos. El distribuidor en este tipo de encendido se limita a distribuir,
como su propio nombre indica, la alta tensión procedente de la bobina
a cada una de las bujías.
El tipo de sistema de encendido al que nos referimos ahora se le denomina: "encendido
electrónico integral" y sus particularidades con respecto a
los sistemas de encendido estudiados hasta ahora son el uso de:
Las ventajas de este sistema de encendido son:
La superioridad de este encendido se aprecia claramente obsevando la cartografia de encendido donde se aprecia los angulos de encendido para cada una de las situaciones de funcionamieto de un motor (arranque, aceleracion, retencion, ralentí y etc.). El ángulo de encendido para un determinado punto de funcionamiento se elige teniendo en cuenta diversos factores como el consumo de combustible, par motor, gases de escape distancia al limite de detonación, temperatura del motor, aptitud funcional, etc. Por todo lo espuesto hasta ahora se entiende que la cartografia de encendido de un sistema de encendido electronico integral es mucho mas compleja que la cartografia de encendido electrónico sin contactos que utiliza "regulador centrifugo" y de "vacio" en el distribuidor.
Si ademas hubiese que representar la influencia de la temperatura, que normalmente no es lineal, u otra función de corrección, seria necesaria para la descripción del angulo de encendido de un "encendido electronico integral" una cartografia tetradimensional imposible de ilustrar.
Funcionamiento
La señal entregada por el sensor de vacio se utiliza para el encendido
como señal de carga del motor. Mediante esta señal y la de rpm
del motor se establece un campo caracteristico de ángulo de encendido
tridimensional que permite en cada punto de velocidad de giro y de carga (plano
horizontal) programar el ángulo de encendido mas favorable para los gases
de escape y el consumo de combustible (en el plano vertical). En el conjunto
de la cartografia de encendido existen, segun las necesidades, aproximadamente
de 1000 a 4000 ángulos de encendido individuales.
Con la mariposa de gases
cerrada, se elige la curva caracteristica especial ralenti/empuje. Para velocidades
de giro del motor inferiores a la de ralentí inferiores a la de ralentí
nominal, se puede ajustar el ángulo de encendido en sentido de "avance",
para lograr una estabilización de marcha en ralentí mediante una
elevación en el par motor. En marcha por inercia (cuesta abajo) estan
programados ángulos de encenidido adecuados a los gases de escape y comportamiento
de marcha. A plena carga, se elige la linea de plena carga. Aqui, el mejor valor
de encendido se programa teniendo en cuenta el limite de detonación.
Para el proceso de arranque se pueden programar, en determinados sistemas, un
desarrollo del ángulo de encendido en función de la velocidad
de giro y la temperatura del motor, con independencia del campo característico
del ángulo de encendido. De este modo se puede lograr un mayor par motor
en el arranque.
La regulación electronica de encendido puede ir integrada junto a
la gestion de inyección de combustible (como se ve en el esquema inferior)
formando un mismo conjunto como ocurre en el sistema de inyección electronica
de gasolina denominado "Motronic". Pero tambien puede ir la unidad
de control de encendido de forma independiente como se ve en el sistema de inyeccion
electrónica denominado "LE2-jetronic".
Para saber el nº de rpm del motor y la posicion del cigueñal se utiliza un generador de impulsos del tipo "inductivo", que esta constituido por una corona dentada que va acoplada al volante de inercia del motor y un captador magnético frente a ella. El captador esta formado por un imán permanente, alrededor esta enrollada una bobina donde se induce una tensión cada vez que pasa un diente de la corona dentada frente a el. Como resultado se detecta la velocidad de rotación del motor. La corona dentada dispone de un diente, y su correspondiente hueco, más ancho que los demás, situado 90º antes de cada posición p.m.s. Cuando pasa este diente frente al captador la tensión que se induce es mayor, lo que indica a la centralita electrónica que el pistón llegara al p.m.s. 90º de giro después.
Para saber la carga del
motor se utiliza un captador de depresión tiene la función
de transformar el valor de depresión que hay en el colector de admisión
en una señal eléctrica que será enviada e interpretada
por la centralita electrónica. Su constitución es parecido al
utilizado en los distribuidores ("regulador de vació"), se
diferencia en que su forma de trabajar ahora se limita a mover un núcleo
que se desplaza por el interior de la bobina de un oscilador, cuya frecuencia
eléctrica varia en función de la posición que ocupe el
núcleo con respecto a la bobina.
La señal del captador de depresion no da una medida exacta de la carga
del motor para esto es necesario saber la cantidad de masa de aire que entra
en los cilindros (caudalimetro) y esto en los motores de inyeccion electronica
de gasolina es un dato conocido por lo que la señal de carga utilizada
para la preparacion de la mezcla puede usarse tambien para el sistema de encendido.
Ademas del
sensor de rpm y del captador de depresión, el encendido electronico integral
utiliza otros parametros de funcionamiento del motor:
- Sensor de temperatura situado en el bloque motor para medir la temperatura
de funcionamiento del motor. Adicionalmente o en lugar de la temperatura del
motor puede captarse tambien la temperatura del aire de admisión a través
de otre sensor situado en el caudalimetro.
- Posición de la mariposa, mediante un interruptor de mariposa se suministra
una señal de conexión tanto de ralenti como a plena carga del
motor (acelerador pisado a fondo).
- Tensión de la bateria es una magnitud de correción captada por
la unidad de control.
- Captador de picado, aplicado a los sistemas de encendido mas sofisticados
y que explicamos mas adelante.
Unidad de
control (encendido electronico integral EZ)
Tal como muestra el esquema de bloques, el elemento principal de la unidad de
control para encendido electronico es un microprocesador. Este contiene todos
los datos, incluido el campo caracteristico (cartografia de encendido), así
como los programas para la captación de las magnitudes de entrada y el
calculo de las magnitudes de salida. Dado que los sensores suministran señales
electricas que no son identificadas por el microprocesador se necesitan de unos
dispositivos que transformen dichas señales en otras que puedan ser interpretadas
por el microprocesador. Estos dispositivos son unos circuitos formadores que
transforman las señales de los sensores en señales digitales definidas.
Los sensores, por ejemplo: el de temperatura y presión suministran una
señal analogica. Esta señal es transformada en un convertidor
analogico-digital y conducida al microprocesador en forma digital.
Con el fin
de que los datos del campo caracteristico (cartografia de encendido) puedan
ser modificados hasta poco antes de ser introducidos en la fabricación
en serie, hay unidades de control dotadas de una memoria electricamente programable
(EPROM).
La etapa de potencia de encendido: puede ir montada en la propia unidad
de control (como se ve en el esquema de bloques) o externamente, la mayoria
de las veces en combinación con la bobina de encendido. En el caso de
una etapa de potencia de encendido externa, generalmente la unidad de control
de encendido va montada en el habitaculo, y esto sucede tambien, aunque con
poca frecuencia, en el caso de unidades de control con etapa de potencia integrada.
Si las unidades de control con etapa de potencia integrada estan en el compartimento
motor, necesitan un sistema de evacuacion de calor eficaz. Esto se consigue
gracias a la aplicación de la tecnica hibrida en la fabricación
de los circuitos. Los elementos semiconductores, y por tanto, la etapa de potencia,
van montados directamente sobre el cuerpo refrigerante que garantiza contacto
termico con la carroceria. Gracias a ello, estos aparatos suelen soportar sin
problemas temperaturas ambiente de hasta 100ºC. Los aparatos hibridos tienen
ademas la ventaja de ser pequeños y ligeros.
La unidad de
control de encendido ademas de la señal de salida que gobierna la bobina
de encendido suministra otro tipo de salidas como la señal de velocidad
de giro del motor y las señales de estado de otras unidades de control
como por ejemplo, la inyección, señales de diagnostico, señales
de conexión para el accionamiento de la bomba de inyección o relés,
etc.
Como hemos dicho anteriormente la unidad de control de encendido puede ir
integrada con la unidad de inyección de combustible formando un solo
conjunto. La conjuncion de ambos sistemas forman el sistema al que el fabricante
Bosch denomina "Motronic".
Una versión ampliada es la combinación del encendido electrónico
con una "regulación antidetonante".
Esta combinación es la que se ofrece principalmente, ya que la regulación
en retardo del ángulo de encendido constituye la posibilidad de actuación
mas rapida y de efectos mas seguros para evitar la combustión detonante
en el motor. La regulación antidetonante se caracteriza por el uso de
un captador de picado que se instala cerca de las cámaras de combustión
del motor, capaz de detectar en inicio de picado. Cuando el par resistente es
elevado (ejemplo: subiendo una pendiente) y la velocidad del un motor es baja,
un exceso de avance en el encendido tiende a producir una detonación
a destiempo denominada "picado" (ruido del cojinete de biela). Para
corregir este fenómeno es necesario reducir las prestaciones del motor
adoptando una curva de avance inferior.
El captador de picado viene a ser un micrófono que genera una pequeña tensión cuando el material piezoeléctrico del que esta construido sufre una deformación provocada por la detonación de la mezcla en el interior del cilindro del motor.
Distribuidor de encendido
En los sistemas de encendido electrónico integral el distribuidor suprime
los reguladores mecánicos de avance al encendido como era la cápsula
de vació. El distribuidor en este caso se limita a distribuir la alta
tensión generada en la bobina a cada una de las bujías. En algunos
casos como se ve en la figura el distribuidor conserva el "generador de
impulsos" de "efecto Hall" cuya señal sirve a la centralita
de encendido para detectar en que posición se encuentra cada uno de los
cilindros del motor. Hay casos que el generador de impulsos también se
suprime del distribuidor.
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