Unidad 1 - Conceptos básicos del encendido. Encendido convencional
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Sugerencias didácticas
·· El objetivo principal de esta unidad didáctica es que los alumnos conozcan los conceptos de magnetismo y electromagnetismo, así como los elementos principales del sistema de encendido convencional y las características de cada uno de ellos. Con esta unidad, el alumno será capaz de analizar y comprobar el funcionamiento de los dispositivos de avance y retardo del sistema de encendido. Por último, el alumno analizará los oscilogramas de encendido y será capaz de realizar correctamente la puesta a punto del encendido. Ideas clave
Para comenzar el estudio de la unidad, se propone utilizar la página de ideas clave de la misma para que los alumnos tengan una visión inicial de su estructura. Es muy interesante utilizar el CD de imágenes de la unidad para apoyar nuestras explicaciones. También podemos emplear las películas que aparecen en el CD de vídeos: 1. Revisión y cambio de una bujía. 2. Verificación del ángulo de encendido. Además, se pueden consultar las siguientes páginas web relacionadas con bujías y cables de encendido:
ngk
robert-bosch
km77
www.ngk.es www.robert-bosch-espana.es www.km77.com Otros materiales interesantes son: - El Manual de Instrucción Técnica Bosch: Encendido por batería. - El programa «Evoluciona» de Fiat. - La revista Electrocar. Además, recomendamos la realización de varios test del CD Generador de pruebas de evaluación para comprobar si los alumnos han alcanzado los objetivos propuestos.
Solucionario a las actividades propuestas Página 22
1·· Calcula el ángulo dwell de los siguientes motores teniendo en cuenta los ángulos de leva: - Motor de 4 cilindros: αc = 58º; αa = 32º; α = 90º - Motor de 6 cilindros: αc = 40º; αa = 20º; α = 60º - Ángulo dwell: 58:90 = 0.64 ‡ 64% - Ángulo dwell: 40:60 = 0.67 ‡ 67% 2·· Obtén el oscilograma de la corriente primaria de la bobina a diferentes revoluciones mediante un analizador de motores. Con esta actividad se pretende que el alumno conozca las variaciones que sufren las partes de un oscilograma primario cuando se somete a diferentes revoluciones de motor, como puede ser su tiempo de apertura, tiempo de cierre, duración de la chispa, tensión de encendido, tensión de combustión, etc.
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- P: configuración (tipo de aislador proyectado). - R: configuración (tipo de aislador con resistencia). - 6: grado térmico (medio). En este caso, cuanto mayor sea el número, más fría será la bujía. - E: longitud de la rosca (19 mm). - S: configuración de la punta del encendido (tipo convencional). - 11: distancia entre electrodos (1,1 mm).
7·· Desmonta las bujías de varios vehículos y comprueba la calibración de los electrodos. Haz el reglaje en los casos en que sea necesario. Para realizar esta práctica se deberán consultar las instrucciones que marcan los fabricantes de bujías. Con esto nos aseguraremos de hacer un mantenimiento o reparación correctos.
Solucionario a las actividades finales Página 39
.:CONSOLIDACIÓN:. 1·· ¿Qué es el magnetismo? ¿Y el electromagnetismo? El magnetismo es la parte de la física que estudia la interacción entre imanes y entre cargas eléctricas en movimiento, así como las propiedades de la materia que derivan de tales fenómenos. El electromagnetismo es el magnetismo producido por efecto de la electricidad. 2·· ¿Qué componentes forman parte del circuito primario y secundario del encendido convencional? Los componentes del circuito primario son: batería, interruptor de arranque, arrollamiento primario de la bobina de encendido, ruptor y condensador. El circuito secundario está formado por el arrollamiento secundario de la bobina, cable principal del distribuidor, distribuidor (contactos, rotor), cables de bujías y bujías. 3·· ¿Cuáles son los elementos principales de una bobina? La bobina de encendido está compuesta principalmente por un núcleo de hierro laminado dulce aislado por la tapa y un cuerpo aislante insertado adicionalmente en el fondo, sobre el que van acoplados dos arrollamientos: – El arrollamiento primario, compuesto por pocas espiras de hilo grueso (de 200 a 300 de 0,5 a 0,8 mm de diámetro). – El arrollamiento secundario, compuesto por muchas espiras de hilo fino (20 000 a 30 000 de 0,06 a 0,08 mm de diámetro) y conectado eléctricamente mediante el núcleo con el borne central. 4·· ¿Por qué el arrollamiento primario de la bobina va en la parte exterior? Porque el arrollamiento primario aporta más calor y de esta manera se puede evacuar más fácil y rápidamente.
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5·· Explica el funcionamiento de la bobina de encendido. La bobina o transformador basa su funcionamiento en el fenómeno de autoinducción e inducción mutua. Al circular corriente por el primario, se crea un campo magnético en el núcleo y, al interrumpirse la corriente, el campo desaparece bruscamente, lo que provoca en el primario una tensión por autoinducción y en el secundario, tensión por inducción. La tensión inducida en el secundario depende de la relación en el número de espiras entre primario y secundario así como de la intensidad de corriente que alcance a circular por el primario en el momento de la interrupción. 6·· ¿Cuál es la función principal del distribuidor? El distribuidor es el componente del sistema de encendido que más funciones cumple, pero principalmente se encarga de repartir la corriente de alta tensión entre las bujías del motor según el orden de encendido preestablecido. 7·· ¿Cómo se puede subsanar el salto de chispas en los contactos del ruptor? Para evitar este inconveniente suele conectarse en paralelo al ruptor un condensador que almacena la extratensión generada por el primero y evita que se desperdicie inútilmente la energía que produce el arco eléctrico. 8·· ¿Qué nombre reciben cada uno de los contactos del distribuidor? ¿Por qué? – Yunque, por ser el contacto fijo. – Martillo, por ser el contacto móvil. 9·· Explica los conceptos de ángulo de cierre, ángulo de apertura y ángulo dwell. – Ángulo de cierre: Es el ángulo de giro del eje del distribuidor, o del intervalo entre chispas en el que los platinos están cerrados. – Ángulo de apertura: Es el ángulo de giro del eje del distribuidor o del intervalo entre chispas en el que los platinos están abiertos. – Ángulo dwell: Representa el porcentaje de cierre de los contactos respecto del periodo de un ciclo completo. 10·· Describe la relación entre la distancia de los platinos entre sí y el ángulo de cierre. El patín y los contactos del ruptor están sometidos a desgaste; el patín se desgasta debido al rozamiento con la excéntrica, y las superficies de los contactos están sujetas a un transporte de material debido a la formación de chispas durante su apertura y cierre. El desgaste del patín y el deterioro de los contactos tienen efectos contrapuestos, pero prevalece el consumo del patín. A consecuencia de ello, se reduce la distancia entre los contactos y el ángulo de apertura con la consiguiente variación de la puesta en fase del instante de encendido: - A mayor distancia entre contactos, menor ángulo de cierre. - A menor distancia entre contactos, mayor ángulo de cierre. 11·· Dibuja el oscilograma de tensión primaria situando sobre él sus puntos más característicos.
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12·· Escribe la definición de tramo de cierre, tensión de encendido, duración de la chispa, tensión de combustión y proceso de amortiguación correspondientes a un oscilograma de tensión de secundario. Tramo de cierre: Es la parte del oscilograma que corresponde al tiempo durante el cual los platinos están cerrados. Tensión de encendido: Cuando se abren los contactos, gracias al condensador, se produce una interrupción brusca del campo magnético, y en el secundario aparece un impulso de alta tensión muy agudo, con forma de aguja. Duración de la chispa: Es el tiempo durante el cual se mantiene la chispa en acción pero con una tensión relativamente baja. Tensión de combustión: Es la separación de la línea de tensión horizontal después de la tensión de aguja respecto a la línea horizontal de cero de la pantalla. Esta tensión constituye una medida durante la producción de la chispa. Proceso de amortiguación: Tiene lugar cuando la energía proporcionada por la bobina es insuficiente para mantener por más tiempo la chispa, es decir, se interrumpe. Por tanto, con la extinción de la chispa se inicia en la bobina un proceso de amortiguación oscilante debido a la energía residual que queda en la bobina. 13·· ¿Por qué es necesaria la regulación por revoluciones? ¿Y por vacío? - Al aumentar las revoluciones es necesario adelantar el punto de encendido, para que la presión de combustión máxima se encuentre ligeramente después del PMS. - En carga parcial la mezcla se hace menos combustible, y se quema más lentamente, porque permanecen más gases de escape en la cámara de combustión. Por medio del vacío en el tubo de aspiración, se adelanta el punto de encendido. 14·· Explica en qué consisten la detonación y el autoencendido. La detonación es un proceso espontáneo producido después del salto de la chispa en la bujía, en el que la mezcla alojada en la cámara de combustión explosiona en lugar de quemarse. El autoencendido es la inflamación de la mezcla por culpa de un punto demasiado caliente en la cámara de combustión. Más tarde, además, salta la chispa, por lo que se crean dos frentes de llama. 15·· ¿Qué es el grado térmico de una bujía? ¿Qué tipos de bujías existen dependiendo del grado térmico? Las condiciones térmicas dependen de la relación entre la cantidad de calor absorbida y la cantidad de calor cedida al exterior, es decir, de la posibilidad de perder el calor recibido. El índice de esta capacidad autorrefrigerante se llama grado térmico. Las bujías frías o de grado térmico alto tienen gran capacidad autorrefrigerante y son adecuadas para: - Motores rápidos con relación de compresión alta. - Motores sobrealimentados (motores calientes). Las bujías calientes o de grado térmico bajo tienen pocas cualidades refrigerantes y son adecuadas para: - Motores lentos de baja potencia específica (motores fríos). 16·· ¿Qué función principal cumplen las bujías con resistencia incorporada? Las bujías con resistencia incorporada tienen una resistencia cerámica de 5 kΩ aproximadamente, que evita el funcionamiento incorrecto de los sistemas electrónicos del vehículo (inyección, encendido, ABS, airbag, etc.) además de reducir el desgaste por quemaduras de los electrodos.
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17·· ¿Para qué sirve una lámpara estroboscópica? Sirve para comprobar la puesta a punto al encendido. Con esto se determinará el momento exacto de apertura en los contactos del ruptor, ya que en ese momento es cuando debe saltar la chispa en el cilindro. 18·· ¿Qué ventajas tiene una bujía de iridio sobre una de platino? Las bujías de iridio ofrecen el máximo poder de inflamación, bajas emisiones y hasta dos veces más kilometraje que las bujías de platino. 19·· ¿Qué significan las siglas BC P R 6 E S – 11 escritas sobre una bujía? - B: diámetro de la rosca (14 mm) (hexágono de 20,6 ó 20,8mm). - C: diámetro de la rosca (10 mm) (hexágono de 16 mm). - P: configuración (tipo de aislador proyectado). - R: configuración (tipo de aislador con resistencia). - 6: grado térmico (medio). En este caso, cuanto mayor sea el número, más fría será la bujía. - E: longitud de la rosca (19 mm). - S: configuración de la punta del encendido (tipo convencional). - 11: distancia entre electrodos (1,1 mm). 20·· ¿Qué requisitos deben cumplir los cables de bujía? Los requisitos que deben cumplir principalmente los cables de bujía son: - Altas propiedades de aislamiento. - Resistencia a las altas temperaturas (hasta 200 ºC). - Resistencia a las vibraciones y a las variaciones de la humedad. 21·· ¿Qué es la temperatura de autolimpieza de una bujía? La temperatura operativa de una bujía debe oscilar entre los 400 y 850 ºC sobre la punta del aislador. Con temperaturas superiores a los 400 ºC, se disuelven las acumulaciones carbonosas o de aceite de forma automática. 22·· ¿Cuáles son las causas de que las puntas de encendido de una bujía tengan depósitos de carbón? Las causas pueden ser diversas: - Circulación a baja velocidad durante largos periodos. - Mezcla aire/combustible demasiado rica. - Sistema de encendido defectuoso. - Distribuidor atrasado. - Bujía demasiado fría.
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Unidad 1 - Conceptos básicos del encendido. Encendido convencional 3·· Obtén mediante un osciloscopio las curvas características del oscilograma primario y secundario.
A
2
B
4
SECUNDARIO
3 5
a
A Tiempo de apertura a Duración de la chispa B Tiempo de cierre
50
c
b
PRIMARIO
6
1
b Tiempo de apertura c Tiempo de cierre
50
Sugerencias didácticas
·· Con este ejercicio se pretende que el alumno sepa cómo obtener las curvas características del encendido primario y secundario, y que realice el conexionado correcto con el osciloscopio.
4·· Realiza el desmontaje, limpieza y montaje de bujías sobre un vehículo. Se trata de realizar el desmontaje de las bujías una vez que hemos quitado los capuchones de los cables de alta tensión situados sobre las mismas, utilizando la llave de bujía apropiada. Se comprobará el estado de las bujías y se llevará a cabo su limpieza siempre y cuando no sea obligatoria su sustitución por defectos en los electrodos. Finalmente, se procederá a su montaje teniendo en cuenta el apriete que recomiende el fabricante.
5·· Realiza el reglaje de un ruptor. Actuando sobre el tornillo de sujeción de la placa portarruptor al distribuidor y con ayuda de unas galgas de espesores, el alumno podrá regular la separación entre contactos. A continuación se enumeran los ángulos de cierre y apertura del ruptor en función del número de cilindros del motor:
Ángulo de cierre
Ángulo de apertura
8 cilindros
27º
18º
6 cilindros
38º
22º
4 cilindros
58º
32º
6·· Realiza la puesta a punto al encendido con lámpara serie y con lámpara estroboscópica. Antes de comenzar la comprobación de puesta a punto al encendido se debe comprobar quelos componentes del sistema de encendido están correctamente conexionados y el distribuidor perfectamente calado y puesto a punto, para que su funcionamiento quede sincronizado con los tiempos de encendido del motor, y que la chispa salte en el momento adecuado y a los grados establecidos antes de que el pistón llegue a su PMS.
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Para el calado o puesta a punto del encendido se deben seguir las siguientes operaciones: – Por medio de una galga de espesores, se comprueba y, si es necesario, se hace reglaje de la separación máxima entre contactos del ruptor de acuerdo con las características del fabricante (0,40 a 0,45 mm). – Se observa el sentido de giro del distribuidor y del motor. Ciertos distribuidores llevan grabada en el cuerpo una flecha que indica el sentido de giro. – Se sitúa el primer cilindro en compresión y se mueve el cigüeñal hasta que la señal de referencia situada en la polea del cigüeñal coincida con la señal situada en la tapa de distribución. Se debe tener en cuenta el adelanto que fija el fabricante, con lo cual se tendrá situado el pistón con el avance inicial al encendido. – Teniendo en cuenta la posición de montaje del distribuidor y su sentido de avance, se coloca de forma que la pipa quede en posición de mandar corriente al primer cilindro. En esta posición, se cala el distribuidor en su alojamiento del bloque. – Se conecta una lámpara de pruebas en paralelo con el ruptor. – Se comprueba que los contactos del ruptor están cerrados y a punto de abrirse. Para ello se mueve ligeramente el distribuidor en sentido contrario al de rotación de la leva hasta que la lámpara se encienda (contactos abiertos = salto de chispa). El contacto móvil debe apuntar al primer cilindro. En esta posición, se fija el distribuidor al bloque por medio de la tuerca de bloqueo y se monta la tapa. Para comprobar el punto de encendido con el motor en marcha, se utiliza una pistola estroboscópica, que basa su funcionamiento en el efecto luminoso. Se conectan los cables de corriente del mismo a la batería del vehículo y el cable con la pinza capacitiva sobre el aislante de la primera bujía o sobre el aislante del cable de alta que una el distribuidor con la bobina. Al arrancar el motor y llevarlo a un régimen de 750-800 rpm la lámpara emitirá un haz de luz que, al ser dirigido sobre las marcas de la polea, permitirá apreciar la perfecta coincidencia de las mismas. Si las marcas situadas en la polea y el bloque no coinciden, se gira el distribuidor en uno u otro sentido hasta hacerlas coincidir, con lo cual la puesta a punto es correcta. Lectura del avance fijo con lámpara estroboscópica – Desconectar el tubo de depresión del distribuidor, para evitar que este pueda ofrecer algún avance. – Hacer girar el motor al ralentí haciendo coincidir con la pistola las marcas del PMS troqueladas sobre la polea y el cárter. – Actuando sobre el potenciómetro de la pistola, comprobar que la lectura en el display de la pistola sea lo más parecida a la estipulada por el fabricante. – Si la marca fija del avance fijo no coincide con la del móvil, girar el distribuidor en un sentido u otro hasta hacerlas coincidir. – Si las marcas oscilan demasiado, controlar la cadena y demás órganos de la distribución.
7·· Comprueba el ángulo dwell en diferentes vehículos con encendido convencional. Si se conecta la lámpara estroboscópica al igual que se ha realizado en el ejercicio anterior y se actúa sobre el interruptor de ángulo Dwell se podrá obtener una tabla con los porcentajes del mismo a distintas revoluciones.