Aunque la industria automotriz ha logrado avances mecánicos y tecnológicos considerables a lo largo de la historia, existe un componente que todos los automóviles equipados con motores de combustión tienen en común: el sistema de encendido.
Si te tomas en serio tu valioso vehículo, conocer el funcionamiento de los diferentes tipos de sistema de encendido, así como sus ventajas y desventajas, es útil para elegir la bujía correcta que funcione de la manera más eficiente según los requisitos de rendimiento del sistema de encendido.
Aunque casi todos los componentes principales de un automóvil han experimentado mejoras a lo largo de los años, los principios básicos del sistema de encendido no han cambiado durante casi un siglo.
Esencialmente, toma el voltaje eléctrico de la batería, lo convierte en un voltaje mucho más alto y luego transfiere esta corriente eléctrica a la cámara de combustión del motor y enciende la mezcla comprimida de combustible y aire para crear una combustión. Esta combustión genera la energía necesaria para que funcione tu automóvil.
Dicho esto, el método mediante el cual se crea y distribuye la chispa ha mejorado enormemente gracias a los avances tecnológicos. Actualmente, existen cuatro tipos de sistemas de encendido utilizados en la mayoría de automóviles y camiones, en orden de invención: encendidos convencionales de ruptor (mecánicos), encendidos de alta energía (electrónicos), encendido sin distribuidor (chispa perdida) y encendidos de bobina sobre bujía.
Los encendidos de ruptor (mecánicos) y los encendidos de alta energía (electrónicos) son encendidos basados en distribuidor. Otra forma de clasificarlos es agruparlos en tres tipos más amplios de sistemas de encendido: sistemas basados en distribuidor, sin distribuidor y de bobina sobre bujía.
En esta guía completa, examinaremos el funcionamiento de cada sistema, así como las ventajas y desventajas de cada uno, en lo que respecta a lo que significa para el rendimiento y los requisitos de mantenimiento de tu motor.
¿Qué hace el sistema de encendido?
Cuando introduces la llave en el contacto de tu vehículo y giras, tu motor arranca y continúa funcionando. ¿Te has preguntado alguna vez sobre todo el proceso que ocurre detrás de una acción tan simple?
Volvamos a Motor 101: tu motor produce la energía necesaria para que funcione tu automóvil creando una combustión, o explosión, dentro de su cámara de combustión, de ahí el nombre de “motor de combustión interna”. Para generar tal combustión, el sistema de encendido juega un papel principal: tus bujías proporcionan la chispa eléctrica que enciende la mezcla de aire y combustible que alimenta la cámara de combustión.
Para que el sistema de encendido funcione correctamente, debe ser capaz de realizar dos tareas simultáneamente de manera eficiente y precisa.
Crea una chispa fuerte y suficientemente caliente
La primera tarea es crear una chispa potente que pueda saltar el espacio de la bujía. En otras palabras, el sistema de encendido debe aumentar el voltaje de 12 voltios de la batería a al menos 20,000 voltios, lo que es necesario para encender la mezcla de aire comprimido y combustible en la cámara de combustión para crear una explosión generadora de energía.
Para obtener tal sobretensión, los sistemas de encendido de todos los automóviles, excepto los modelos con motor diésel, utilizan una bobina de encendido compuesta por dos bobinas de alambre enrolladas alrededor de un núcleo de hierro, llamadas devanado primario y devanado secundario. La bobina de encendido actúa como un transformador de energía eléctrica.
El propósito de la bobina de encendido es crear un electroimán haciendo pasar los 12 voltios proporcionados por la batería a través del devanado primario. Cuando el interruptor de activación del sistema de encendido del vehículo corta la alimentación de la bobina de encendido, el campo magnético colapsa. Al hacerlo, el devanado secundario capta el campo magnético que colapsa del devanado primario y lo convierte en 15,000 a 25,000 voltios.
Luego suministra este voltaje a la bujía, creando así una combustión en la cámara de combustión del motor, generando así energía para arrancar y hacer funcionar el motor de tu vehículo. Para que ocurra la chispa necesaria, el voltaje convertido entregado a la bujía debe estar entre 20,000 y 50,000 voltios.
Enciende la chispa en el momento adecuado
Al mismo tiempo, la otra función importante del sistema de encendido es garantizar que la chispa se active justo en el momento adecuado durante la carrera de compresión para maximizar la potencia generada por la mezcla de aire y combustible encendida. En otras palabras, se debe proporcionar un voltaje suficiente al cilindro correcto en el momento preciso y esto debe hacerse con frecuencia.
Todos los componentes funcionan con precisión y en armonía para que tu motor alcance un rendimiento óptimo. Incluso el más mínimo error de sincronización en una sola pieza provocará problemas de rendimiento del motor y, si se prolonga, incluso podría causar daños permanentes.
El sistema de encendido debe proporcionar suficientes chispas en el cilindro correcto. Para garantizar una sincronización precisa de las chispas, los ingenieros han utilizado varios métodos, que han evolucionado a lo largo de los años.
Los primeros sistemas de encendido utilizaban distribuidores completamente mecánicos para controlar la sincronización de las chispas, seguidos por distribuidores híbridos equipados con interruptores semiconductores y el módulo de control del motor (ECM), básicamente un tipo de computadora de proceso simple, para distribuir la energía eléctrica a cada cilindro.
Lo que vino después para contrarrestar las desventajas de estos primeros distribuidores fueron sistemas de encendido 100% electrónicos, el primero siendo un sistema de encendido sin distribuidor, en el cual se eliminó el distribuidor.
El último invento, los sistemas de encendido de bobina sobre bujía, pudo mejorar considerablemente la sincronización de la chispa utilizando una bobina de encendido mejorada que tiene una potencia mucho mayor y genera una chispa mucho más caliente.
Qué hace cada componente del sistema de encendido
Batería
Cuando el motor gira, también hace funcionar el alternador que genera electricidad para recargar la batería. La batería de tu automóvil almacena la electricidad y la disipa en forma de corriente continua.
La batería proporciona doce voltios de corriente continua. Sin embargo, para obtener una chispa necesaria para la combustión, debe haber entre 20,000 y 50,000 voltios en la bujía. Para permitir un aumento de voltaje tan considerable, necesitas la bobina de encendido.
Bobina de encendido
La bobina de encendido actúa como un transformador de energía eléctrica. Los primeros sistemas de encendido mecánico dependen de una bobina para convertir el bajo voltaje de la batería en el alto voltaje necesario para las bujías.
La transformación eléctrica de la bobina de encendido funciona según un principio llamado inducción magnética. En un transformador tradicional, la bobina primaria recibe energía, es decir, corriente continua de las baterías. Sin embargo, esta carga a través de la bobina primaria se interrumpe periódicamente. Esta perturbación es causada por el distribuidor en los primeros sistemas de encendido basados en distribuidor, y por una computadora para obtener una sincronización más precisa en los sistemas de encendido posteriores. El trabajo del distribuidor se discutirá con más detalle a continuación.
El voltaje en la bobina primaria produce un campo magnético. La perturbación periódica de la corriente recibida por la bobina primaria provoca el colapso constante del campo magnético producido por la bobina primaria. Tales movimientos significativos del campo magnético de la bobina primaria hacen que la bobina secundaria cree una explosión de energía de alto voltaje a la vez.
El valor del voltaje creado por la bobina secundaria depende de la relación entre el número de vueltas de la bobina primaria y el número de vueltas de la bobina secundaria. Si la bobina secundaria tiene el doble de vueltas que la bobina primaria, el voltaje de salida será el doble del voltaje de entrada.
Por lo tanto, para aumentar el voltaje de 12 voltios a al menos 20,000 voltios que necesitan las bujías, en la bobina de encendido de un automóvil, la bobina secundaria tiene decenas de miles de veces más vueltas que la bobina primaria.
Distribuidor
Así es como el distribuidor crea las cargas periódicas y discretas mencionadas anteriormente proporcionadas a la bobina de encendido primaria. El distribuidor contiene un “punto de ruptura” que pone a tierra el circuito de la bobina primaria. Este punto está conectado a tierra por una palanca. La palanca es movida por una leva conectada al eje del distribuidor. Esto abre el circuito de la bobina primaria y provoca el colapso que desencadena los impulsos de alto voltaje en la bobina secundaria.
Además, mientras la batería y la bobina de encendido proporcionan la energía, el distribuidor realiza un trabajo importante: determinar con precisión dónde y cuándo va esta energía a cada bujía.
El distribuidor contiene muchas piezas, entre las más importantes se incluyen un rotor que gira al ritmo del motor y varios “contactos” montados en la tapa del distribuidor. La corriente eléctrica de la bobina de encendido se suministra al rotor.