Encendido electrónico con distribuidor y sin distribuidor (Parte 3) (página 2)

Todo lo anterior reduce las probabilidades de fallas en los cilindros y problemas en el encendido.

Los Sistema de Encendido Sin Distribuidor regularmente se definen como una sola bobina equipada con dos cables de bujía para dos cilindros. Los Sistemas de Encendido Sin Distribuidor emplean un método denominado "Encendido Simultáneo" (también llamado doble chispa) donde una chispa es generada desde una bobina de encendido para dirigirla a dos cilindros simultáneamente.

Los Sistemas de Encendido Directo llevan la bobina de encendido montada sobre las bujías. Las Sistemas de Encendido Directo vienen en dos formas:

a) Encendido Independiente – una bobina por cada cilindro. Ya no usan cables de bujía.

b) Encendido Simultáneo – una bobina por cada dos cilindros. En este tipo de arreglo una bobina se monta directamente sobre una bujía y un cable de alta tensión se conecta con la bujía del cilindro "hermanado". De esta forma la chispa se genera en ambos cilindros a la vez.

Operación del Sistema Simultáneo de Encendido Sin Distribuidor

Los Sistemas de Encendido Sin Distribuidor y los Sistemas de Encendido Directo que utilizan una bobina por cada dos cilindros emplean el método conocido como encendido simultáneo, según vimos. Con los sistemas de encendido simultáneo, dos cilindros se "emparejan" de acuerdo con la posición del pistón. Esto presenta el efecto de simplificar el tiempo de encendido y reducir el nivel de voltaje requerido para el circuito secundario.

Por ejemplo, analicemos a detalle lo que ocurre en particular en los cilindros 1 y 4 en un motor V-6. Sabemos muy bien que en la gran mayoría de todos los motores V-6 de casi todas las marcas, de todos los años el 'orden de encendido' siempre será el mismo: 1-2-3-4-5-6, salvo algunas raras excepciones. Sabemos también que en estos motores los cilindros 1 y 4 están "hermanados", es decir, que ambos pistones ocupan la misma posición (los dos están en el PMS y PMI a la vez), se mueven al unísono, sin embargo, están trabajando en diferentes carreras. Cuando el cilindro 1 está en la carrera de compresión en la primera revolución, el cilindro 4 está en la carrera de escape, viceversa en la siguiente revolución y así sucesivamente mientras el motor gire. (Esto es un concepto fundamental de mecánica básica; si el lector no relaciona el fenómeno motriz que estamos describiendo, lo invito a que se remita a la bibliografía y cursos en video que mejor le sirvan para novatos en mecánica).

El alto voltaje generado en el embobinado secundario se aplica directamente a cada bujía. La forma en que ocurre es de la siguiente manera: en una de las dos bujías, la chispa pasa del electrodo central hacia el electrodo lateral, y en la otra bujía la chispa para desde el electrodo lateral hacia el electrodo central.

Típicamente, las bujías que se recomienda utilizar en este tipo de arreglo son de punta de platino, por las características de alta resistencia y ductibilidad de este material.

El voltaje necesario para que la chispa se descargue se determina mediante la calibración de la bujía y la presión de la compresión. Si la calibración del electrodo de ambas bujías es igual, entonces el voltaje es proporcional a la presión requerida dentro del cilindro para que ocurra la descarga. El alto vltaje generado se divide de acuerdo a la presión relativa de los cilindros. El cilindro que está en la carrera de compresión requerirá y consumirá más descarga de voltaje en comparación con el cilindro hermanado que está en la carrera de escape. Esto es debido a que una chispa eléctrica se conduce mejor en ambiente de alta presión, como lo es un cilindro en compresión, en comparación con un ambiente de baja presión, como lo es un cilindro en la carrera de escape que esta casi a la presión atmosférica, entonces en este último caso el requerimiento de voltaje para producir chispa es mucho menor.

Cuando los comparamos contra los sistemas de encendido con distribuidor, el voltaje total requerido para encendidos electrónicos sin distribuidor es prácticamente el mismo. La pérdida de voltaje derivada del espacio entre el rotor y la terminal dentro de una tapa de distribuidor, es reemplazada con la pérdida de voltaje en el cilindro que va en la carrera de escape en un Sistema Simultáneo de Encendido Sin Distribuidor.

Sistema de Encendido Directo (Direct Ignition System – DIS)

A medida que los DIS han evolucionado, han habido cambios en el funcionamiento y localización del módulo de encendido. Con el encendido independiente DIS, puede haber un módulo de encendido para todos los cilindros o un módulo exclusivo para cada cilindro. Depende del diseño, pero la conducta eléctrica es igual. En encendidos simultáneos DIS existe un módulo para todas las bobinas. La ilustración siguiente otorga una panorámica de los diferentes tipos empleados en diversos motores.

El siguiente DIS usa un módulo de encendido para todas las bobinas. La señal SCE se desactiva cuando la señal STE se activa. Son contrarias. Las bobinas en este sistema usan un diodo de alto voltaje para cortes rápidos de los circuitos secundarios. Si se sospecha de una bobina defectuosa, intercámbiala con otra bobina de otro cilindro.

Encendido Simultáneo DIS

Este sistema usa tres señales STE para activar a las bobinas según la secuencia del orden de encendido. Cuando una bobina se activa, la señal STE se desactiva.

DIS con Encendido Independiente

Los sistemas DIS con Encendido Independiente llevan al módulo de encendido insertado dentro del cuerpo del la bobina. Típicamente, son cuatro los cables que conforman el circuito primario de la bobina:

a) Voltaje de Batería

b) Señal STE

c) Señal SCE

d) Tierra o Masa

La PCM es capaz de distinguir cual bobina no está operando con base en el momento en que la señal SCE es recibida. Dado que la PCM sabe en que momento cada cilindro necesita encenderse, sabe por consiguiente de cual bobina esperar la señal SCE.

La mayor ventaja de los sistemas DIS con Encendido Independiente son su calidad y la disminución de falla en los cilindros.

Sensores de posición de cigüeñal (CRANKSHAFT) y de posición del árbol de levas (CAMSHAFT) para la generación de señales hacia la pcm y producción de chispa

Los sensores de posición proveen tres tipos de información a la PCM:

a) la posición de un componente,

b) la velocidad del componente y

c) el cambio de velocidad del componente.

Al decir "componentes" nos referimos a cuerpos metálicos en movimiento; en nuestro caso se trata de cigueñales y árboles de levas, pero la aplicación de sensores de detección y medición de movimiento de componentes metálicos es universal en cualquier área de ingeniería de diseño de máquinas en movimiento. El Sensor de Posición del Cigueñal (Crank Sensor) y el Sensor de Posición del Arbol de Levas (Cam Sensor) vienen en tres tipos:

a) Captador Magnético o Reluctor Variable

b) Efecto Hall

c) Sensor Optico

Anteriormente, los fabricantes de automóviles acostumbraban utilizarlos de la siguiente forma para distinguirse entre sí y sentirse originales:

a) Ford y General Motors empleaban captadores magnéticos en su mayoría.

b) Chrysler y marcas europeas usaban sensores de efecto Hall.

c) Las compañías japonesas y orientales se inclinaban por los sensores ópticos.

Eso ya cambió. Hoy en día, los fabricantes utilizan los tres tipos indistintamente en todos sus autos y por ello, en una misma marca se ha vuelto más complicado distinguir que tipo de sensores de movimiento utilizan para sus diferentes modelos, líneas y años. Por tal motivo los diagramas resultan ser una herramienta indispensable de la que como profesionales técnicos en encendido electrónico no podemos prescindir, porque un profesional en encendido electrónico tiene diagramas de encendido electrónico.

Sensor Tipo Captador Magnético o Reluctor Variable

Este tipo de sensor consiste en un cuerpo cilíndrico que en su interior contiene un imán permanente, un centro metálico y una bobina minúscula. Este sensor va montado cerca de un engrane dentado. A medida que cada diente se mueve cerca del sensor, un pulso de corriente alterna CA se induce en la bobina. Cada diente del engrane produce un pulso eléctrico de corriente alterna CA, que es una señal análoga. A medida que el engrane gira a mayor velocidad rotativa, se producen más pulsos. Entonces, el resultado de la reacción que ocurre entre un componente metálico giratorio y un sensor de captación magnética es: un pulso de corriente eléctrica. Utilizando su software instalado en su memoria y comparando con las características de la señal proveniente del sensor, la PCM determina la velocidad giratoria del componente con base en el número de pulsos. El número de pulsos que ocurren en un segundo se conoce como la "frecuencia de la señal".

La distancia entre los dientes del engrane o rotor y el sensor es crítica. Entre más alejados estén, la señal será más débil. Cuando se emplean rotores dentados en vez de engranes, de cualquier manera se produce el mismo efecto.

Este tipo de sensores producen voltaje de corriente eléctrica alterna, CA, y no necesitan una fuente externa de suministro de energía eléctrica. Otra característica común es que utilizan dos cables para transportar el voltaje de CA.

Los dos cables se trenzan y se cubren con aislamiento a masa para prevenir interferencias eléctricas que distorsionen la señal. El diagrama eléctrico indicará si los cables están aislados a masa.

Al conocer la posición del árbol de levas, la PCM puede determinar cuando el cilindro No. 1 está en carrera de compresión. Este sensor siempre está localizado cerca de uno de los árboles de levas. En motores de tiempo variable tipo V, cuyos engranes del árbol de levas están movidos en parte por presión de la bomba de aceite, existe un sensor de árbol de levas por cada banco de cilindros. En sistemas de encendido con distribuidor, por lo regular se ubica dentro del mismo distribuidor.

La señal de voltaje de CA generada es directamente proporcional a la velocidad de giro del árbol de levas, esto es, entre más rápido gire el árbol de levas la frecuencia de generación de pulsos de voltaje de CA se incrementa.

En los nuevos motores de tiempo variable tipo V, al Sensor de Posición del Arbol de Levas ahora se le llama Sensor de Posición de Válvula Variable, pero aunque cambie de nombre, su función es la misma.

Los Sensores de Posición del Cigueñal que sean del tipo Captador Magnético, conocido también como de Reluctancia Variable, cumplen exactamente con las mismas características de construcción, las mismas propiedades, los mismo componentes internos, el mismo tipo de cableado, el mismo tipo de aislamiento; lo único que los diferencia de los Sensores de Posición del Arbol de Levas es su ubicación: un sensor de posición del árbol de levas va montado muy cerca del árbol de levas, mientras que un sensor de posición del cigueñal va montado muy cerca del cigueñal. Sólo en eso son diferentes. En todo lo demás, son iguales. Por eso sus pruebas de funcionamiento se evalúan por igual. La PCM necesita estas señales para controlar la operación y activar al sistema de encendido.

Sensor Tipo Efecto Hall

Los sensores de posición del cigueñal del tipo Efecto Hall típicamente tienen tres cables:

a) El primero para suministro de voltaje: este tipo de sensores necesitan electricidad para funcionar, por lo regular 5 volts. Algunos funcionan con 8 volts.

b) El segundo es para tierra o masa; debe ser constante.

c) E tercero es la señal producida por el sensor hacia la PCM; también es un cable con 5 volts. Algunos son de 8 volts.

¿Cómo funciona el sensor de Efecto Hall? El sensor de Efecto Hall es un transductor que varía el voltaje en respuesta a cambios de campo magnético. Los sensores Hall se utilizan para interrupción eléctrica de circuitos, posicionamiento y detección de velocidad.

En su forma más simple, el sensor opera como un transductor digital, regresando el voltaje que le llega. La electricidad que fluye por el sensor produce un campo magnético que varía con la corriente, y el sensor Hall se utiliza para medir la corriente sin interrumpir el circuito. Por lo regular, el sensor viene integrado con un centro metálico cubierto por una bobina o con un magneto permanente que rodea al conductor que será medido por la PCM.

Es de este modo que el sensor funciona con los circuitos que lo hacen trabajar como si fuera un interruptor. Muchas veces se piensa del sensor Hall como si se tratase de un interruptor pero en realidad no lo es: parece interruptor, se comporta como interruptor, realiza las funciones de un interruptor pero no es interruptor. Lo que sucede es que cuando monitoreamos el cable de la señal, observamos que su conducta es de prendido/apagado; es una señal digital, de baja frecuencia y de corriente directa. Por ello cuando empleamos el Power Probe para evaluarlo, fácilmente y en menos de 2 minutos podemos diagnosticar la actividad de este sensor. El Power Probe es un instrumento indispensable para diagnosticar sensores de Efecto Hall y no puedo recomendarte una herramienta mejor para hacer una diagnóstico rapidísimo de estos sensores: este instrumento me ha ahorrado muchísimo tiempo, trabajo y errores, funciona de maravilla. La lectura de destellos es práctica, sencilla, fácil y segura lo cual te dice sobre el estado del sensor; si no lo tienes, puede usar un LED, pero corres el riesgo de arruinar a un sensor Hall en buen estado o a la misma PCM. La PCM depende de esta señal para controlar la operación y funcionamiento del sistema de encendido.

Sensores Ópticos

Este tipo de sensores están integrados dentro del cuerpo de los distribuidores, tienen un disco rotor y un circuito de formas de onda. El disco rotor tiene 360 perforaciones, separadas un grado entre si, para determinar la posición del cigueñal; estos discos rotores también tienen 4 perforaciones a 90 grados para motores de 4 cilindros, o 6 perforaciones a 60 grados para motores de 6 cilindros, para determinar la velocidad de giro del motor. La perforación más grande le corresponde al cilindro número 1 para permitirle a la PCM determinar la posición del cilindro 1. El sensor consiste en un arreglo de diodos LED y fotodiodos que envían y reciben señales luminosas, respectivamente.

Cuando la señal del disco rotor pasa entre el Diodo Emisor de Luz (LED) y el Diodo Receptor de Luz (Fotodiodo), las ranuras en el disco rotor van cortando alternativamente la luz que viaja desde el LED hasta el fotodiodo. Esto genera una señal de voltaje pulsante, la cual es convertida a una señal digital de prendido/apagado por el circuito de forma de onda enviada a la PCM. Un problema recurrente en este tipo de sensores es el deterioro del anillo O en la base del distribuidor, pues al dañarse permite el paso de aceite dentro del sensor, manchando al diodo LED e impidiéndole enviar sus destellos el fotodiodo receptor, provocando así que el motor no encienda. Otro problema muy común se encuentra en el circuito del transistor de potencia que depende de la señal de distribuidor. La PCM utiliza esta señal para controlar y operar al sistema de encendido.

Diagnóstico

La rutina comienza verificando la presencia de chispa con comprobadores especiales. Bajo ninguna circunstancia deberá aterrizarse cable de bujía o bobina alguna a masa. Utilícese al comprobador de chispa como si se tratase de una bujía y este sí, con toda confianza conéctese a masa de motor; de no hacerlo así, se corre el riesgo del salto de chispa a algún sitio no deseado cercano a algún componente electrónico, lo cual en muchas ocasiones destruye a las PCM's. Cuando el módulo de encendido está integrado al cuerpo de la bobina, no es posible realizar las antiguas pruebas de resistencia al circuito primario de la bobina. Un embobinado primario defectuoso deberá comprobarse indirectamente, mediante la reproducción manual con instrumentos apropiados, de las funciones externas del circuito de activación STE. También deberán comprobarse las señales provenientes de los sensores de posición del cigueñal y de posición de árbol de levas, así como sus circuitos hasta la PCM.

Autor:

Beto Booster

www.encendidoelectronico.com