FINALIDAD Y FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE CARGA Y ARRANQUE
MANUAL
ING. WALTER ROLANDO ALIAGA GARCIA
FINALIDAD y FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE CARGA Y ARRANQUE
HUANCAYO SAN AGUSTIN DE CAJA 2020 1
FINALIDAD Y FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE CARGA Y ARRANQUE FINALIDAD DEL SISTEMA DE CARGA Y ARRANQUE
El sistema de sistema de carga y arranque, es una combinación del sistema de arranque que es el encargado de proporcionar los primeros giros al motor de combustión para que encienda y el sistema de carga que tiene como objetivo generar la corriente eléctrica requerida para alimentar los diferentes circuitos eléctricos del automóvil y recargar el acumulador. FUNCIONAMIENTO DE LOS SISTEMAS DE CARGA Y ARRANQUE
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FINALIDAD Y FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE CARGA Y ARRANQUE El sistema de carga y arranque, y su funcionamiento comienza al iniciar el proceso la combusti€n dentro del motor. Al encender el interruptor de arranque, el arrancador enciende el motor el•ctrico. El motor entonces empuja el anillo del engranaje del arrancador a trav•s del engranaje de pi‚€n . El movimiento de giro del motor de arranque se genera mediante la interacci€n de dos campos magn•ticos. Los sistemas de arranque se componen de imanes permanentes o electroimanes. Cada una de estas configuraciones viene con sus caracterƒsticas especƒfica s, pero lo que es com„n es que la baterƒa proporciona la energƒa necesaria para el arranque el cual inicia la combusti€n mediante la compresi€n del di•sel hasta el punto en el que hay ignici€n. A medida que los engranes comienzan a girar con mayor velocidad la potencia de arranque se reduce. Esto se debe a la tensi€n inversa generada. Dependiendo de la temperatura, los motores di•sel requieren asistencia para este proceso para girar el cig…e‚al hasta que el motor comience a funcionar por sƒ mismo. Y a continuaci€n entra en funcionamiento el sistema de carga que comienza a generar la corriente el•ctrica requerida para alimentar los diferentes circuitos el•ctricos del autom€vil y recargar el acumulador. El alternador es el elemento principal de este sistema el cual transforma la energƒa mec†nica en energƒa el•ctrica con baseen la formaci€n de campos magn•ticos (rotor) que atraviesan los embobinados (estator), induciendo de esta manera un voltaje y una corriente el•ctrica de tipo alterna que posteriormente es r ectificada a corriente directa por los diodos que se encuentran dentro del alternador.
Elementos del sistema de carga y arranque a. b. c. d. e.
Llave de encendido Baterƒa Arrancador Solenoide de arrancador Alternador
Tipos de sistemas de carga y arranque 1. Sistema de Carga y Arranque Con Ecu
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Descripci€n c€digo de falla del esc•ner y del historial DTC
Aunque el switch de encendido est• apagado, la baterƒa sigue suministrando energƒa alECM (Engine Control module). De esta forma el M€dulo del control del motor (ECM) puede guardar datos como el historial de DTC (Diagnostic Trouble Code), datos de congelaci€n, y valores de ajuste de combustible. Si el voltaje de la baterƒa est† por debajo de un nivel mƒnimo, elECM (Engine Control module) interpreta esto como la existencia de un fallo en el circuito de alimentaci€n. Cuando arranque el motor se enciende la luz de servicio y se obtiene el c€digo de diagn€stico.
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Funcionamiento Para la puesta en marcha del motor de combusti€n interna, la baterƒa suministra la corriente necesaria y se descarga durante este proceso. El alternador El alternador que est† en funcionamiento, envƒa corriente a la baterƒa para recargarla y suministrar la energƒa a otras necesidades del sistema, el regulador controla el voltaje y la corriente, la baterƒa act„a en conjunto para controlar el voltaje, la corriente e indicar el flujo de esta. Cuando el motor se apaga el alternador se detiene y deja de generar corriente, en este momento el voltaje en el generador es 0 y la baterƒa se encuentra a plena carga, por tal raz€n tiende a enviar corriente al generador, para evitar da‚os en el alternador y la descarga de la baterƒa se abre el disyuntor o rel•. El circuito el•ctrico de carga est† formado por: baterƒa, alternador, regulador y amperƒmetro. Bater‚a (acumulador) Es la fuente inicial de la corriente el•ctrica y act„a en todos los circuitos; funciona por un proceso electroquƒmico que producecorriente el•ctrica, que permite almacenar energƒa de forma quƒmica. La baterƒa est† compuesta de varias celdas conect adas entre sƒ en serie, la cuales tienen unas placas positivas de (PbO2) di€xido de plomo y unas placas negativas de plomo esponjoso (PB), unas placas aislantes intercalando las anteriores y se encuentran sumergidas en un ba‚o electrolƒtico de (H2SO4) acido sulf„rico, cada celda genera 2 voltios, por tanto si tiene tres celdas produce 6 voltios, si tiene 6 celdas genera 12 voltios; en la parte superior se encuentran dos postes o bornes, que son los puentes de uni€n entre las celdas y tambi•n encontramos las tapas de llenado de los vasos. La carga de la baterƒa depende de la concentraci€n del electrolito y la diferencia entre los materiales de las placas. Alternador (generador) Es el encargado de generar la corriente el•ctrica, lo realiza a trav•s de un proc eso electromagn•tico, donde convierte la energƒa mec†nica a trav•s del movimiento en energƒa el•ctrica. El alternador es impulsado por el motor del autom€vil, a trav•s de una de las correas, en algunos casos solo acopla el alternador o acopla diferentes componentes tambi•n es denominada correa de accesorios. Existen dos tipos de generar el Dinamo y el alternador. El dinamo es un generador el•ctrico destinado a la transformaci€n de flujo magn•tico en electricidad mediante el fen€meno de la inducci€n electromagn•tica, generando una corriente continua. El alternador es una m†quina el•ctrica, capaz de transformar energƒa mec†nica en energƒa el•ctrica, generando una corriente alterna mediante inducci€n electromagn•tica. Esto quiere decir que tiene una bobina rea ctora que genera energƒa de corriente alterna. Esta corriente alterna luego es convertida a corriente directa a trav•s del puente rectificador del alternador que es un puente de diodos. Regulador Este elemento es el encargado de ajustar el voltaje generado por el alternador, la se‚al que recibe tiene unos picos, este regulador se encarga de nivelarlos. El funcionamiento del regulador consiste en detectar el voltaje suministrado por el alternador llegue a un valor constante (aproximadamente 14-15V). Amper‚metro 6
FINALIDAD Y FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE CARGA Y ARRANQUE El amperƒmetroes un indicador de carga o descarga de la baterƒa, puede ser una aguja que marca el voltaje o como se observa hoy en dƒa una luz indicadora en el tablero de instrumentos que tiene la forma o la figura de la baterƒa, la cual en caso de que la tensi€n no sea la adecuada se encender† en el tablero de instrumentos. Sistema de carga inteligente. Computador de la M•quina O ECU En la actualidad las maquinarias est†n provistos de un Sistema de carga inteligente, generalmente gobernados por la ECU o el computador principal de la m†quina. Este recibe se‚ales del alternador, donde obtiene el nivel y estado de carga. Tambi•n puede efectuar correcciones de acuerdo a las se‚ales recibidas, manteniendo a la baterƒa en una carga adecuada teniendo en cuenta las condiciones de funcionamiento del motor (RPM) y al n„mero de accesorios que se encuentren activos y funcionando en ese momento, ejemplo: aire acondicionado, luces altas y bajas, etc. El sistema a su vez est† en la capacidad de determinar el tiempo restante de uso, por ejemplo, del radio cuando el vehƒculo est† estacionado. Este sistema al ser controlado por la ECU prolonga la vida „til de la baterƒa, ya que la corriente que envƒa el alternador es regulada teniendo en cuenta la temperatura de la misma, normalmente se conoce que una baterƒa cuando esta frƒa responde mejor a una tensi€n m†s alta comparada con una baterƒa caliente, que responde mejor a una tensi€n ligeramente m†s baja, la ECU eval„a la temperatura directamente en la baterƒa o en un sensor de temperatura en el regulador, y permite que la alimentaci€n de tensi€n proveniente del alternador varƒe en funci€n de dicha temperatura manteniendo una carga ideal.
2. Sistemas de Carga y Arranque con Alternador o Generador (Circuitos de carga CA y CC)
CIRCUITOS DE CARGA CA 7
FINALIDAD Y FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE CARGA Y ARRANQUE Circuitos de carga CA y CC El sistema de carga recarga la baterƒa y produce la corriente durante laoperaci€n. Hay dos clases de circuitos de carga: - Circuitos de carga CC, que usan generadores. - Circuitos de carga CA, que usan alternadores. Ambos circuitos generan corriente alterna (CA). La diferencia est† en el modo en que convierten la corriente alterna (CA) en corriente continua (CC). Los circuitos de carga CC tienen un generador y un regulador. El generador suministra la energƒa el•ctrica y rectifica la corriente mec†nicamente usando conmutadores y escobillas. El regulador tiene tres funciones: abre y cierra el circuito de carga, previene la sobrecarga de la baterƒa y limita la salida de los generadoresa valores seguros. Los circuitos de carga CA incluyen un alternador y un regulador. El alternador es realmente un generador de CA. Este produce corriente alterna al igual que el generador, pero rectifica la corriente usando diodos. Los alternadores son generalmente m†s compactos que los generadores de igual salida y suministran una corriente m†s alta a velocidades bajas del motor. El regulador de un circuito de carga de CA limita el voltaje del alternador a un nivel seguro determinado. La mayorƒa de los circuitos decarga modernos usan modelos transistorizados. 3. Sistema de Carga y Arranque de Regulador con Circuito Integrado
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FINALIDAD Y FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE CARGA Y ARRANQUE Regulador con Circuito Integrado Tipo "A" Este es un tipo de alternador de excitaci€n de 3 diodos, y el regulador de Cl con el que esta provisto es el regulador b†sico de tipo A, (Este tipo de regulador de Cl no es muy utilizado actualmente), El rel• de luz de carga es del tipo de contacto abierto/cerrado (siempre abierto). El regulador de le de tipo A es un mecanismo de estado s€lido que consta de dos transmisores, tres resistores y dos diodos. La funci€n del regulador es la de mantener la tensi€n de salida del alternador dentro de un margen de valores especificados. Esto se realiza mediante el control de la corriente de campo que circula a trav•s de la bobina de campo,
Regulador con Circuito Integrado Tipo "B" 9
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Este es un alternador de excitaci€n de diodos de campo con diodos de punto neutro. Se utiliza e l regulador de tipo B, que es una versi€n mejorada del regulador de tipo A. Para el rel• de luz de carga, se describe el de tipo de contacto abierto/cerrado, puesto que es el que generalmente se usa.
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Regulador con Circuito Integrado Tipo ƒM„ El alternador es compacto y tiene diodos de punto neutro. La diferencia entre este y el alternador con regulador de Cl de tipo B es que los tres diodos de campo y el resistor de excitaci€n inicial se han eliminado, y el regulador de Cl est† hecho para controlar la corriente de excitaci€n. Como regulador de Cl, se utiliza uno de tipo M de funciones m„ltiples. La mayorƒade Maquinas actuales usan el regulador de tipo M. El regulador de CI de tipo M consiste de un Cl hƒbrido que tiene un circuito integrado monolƒtico (MIC). El tipo M difiere del tipo B en las funciones deCl como el detector de circuito abierto de la bobina del rotor y la lampara de aviso de carga. Debido a la eliminaci€n de los diodos de campo y el resistor de excitaci€n inicial, se ha simplificado de alguna manera el sistema de carga.
El sistema de arranque Cuando se dise‚€ y construy€ el primer motor de combusti€n interna a gasolina, uno de los problemas que tuvo fue dar el primer impulso al cig…e‚al para conseguir el primer tiempo vivo. La soluci€n se encontr€ al usar una manivela, dando movimiento a mano hasta encontrar el punto preciso para conseguir el primer impulso o chispazo que inicie el funcionamiento del motor. Este primer problema se super€ con la construcci€n y uso del motor de marcha (arranque) accionado mec†nicamente con un contacto en el piso, a manera de bot€n que en sƒ, era el puente para conectar el circuito el•ctrico que moviera el arrancador y a s u vez, movƒa el cig…e‚al y era posible encontrar con facilidad el primer impulso de inicio de funcionamiento del motor; de esta manera se dejo de usar la manivela de arranque. 11
FINALIDAD Y FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE CARGA Y ARRANQUE Actualmente se tiene un arrancador moderno con mando magn•tico accionado por un bot€n en el tablero o un contacto de retorno autom†tico en la llave de encendido o llave de contacto. Finalidad del sistema de arranque El sistema de arranque tiene por finalidad de dar manivela al cig…e‚al del motor para conseguir el primer impulso vivo o primer tiempo de expansi€n o fuerza que inicie su funcionamiento. El arrancador consume gran cantidad de corriente al transformarla en energƒas mec†nica para dar movimiento al cig…e‚al y vencer la enorme resistencia que opone la mezcla al comprimirse en la c†mara de combusti€n. Una baterƒa completamente cargada puede quedar descargada en pocos minutos al accionar por mucho tiempo el interruptor del sistema de arranque, se calcula que el arrancador tiene un consumo de 400 a 500 amperios de corriente y entones nos formamos una idea de que una baterƒa puede quedar completamente descargada enpoco tiempo, por eso no es recomendable abusar en el accionamiento del interruptor de arranque.
CONFIGURACION Funci€n de la marcha Puesto que un motor es incapaz de arrancar s€lo por el mismo, su cig…e‚al debe ser girado por una fuerza externa a fin de que la mezcla aire-combustible sea tomada, para dar lugar a la compresi€n y para que el inicio de la combusti€n ocurra. El arrancador montado en el bloque de cilindros empuja contra un engranaje motriz cuando el interruptor de encendido es girado, una cremallera engancha con el volante y el cig…e‚al es girado.
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: Vista Corte seccional de un motor de arranque real.
: Secci€n en corte de un motor de arranque
Funcionamiento del motor de arranque El motor de arranque funciona como un motor el•ctrico, con un pi‚€n y un dispositivo para guiar el pi‚€n en la rueda dentada del volante. Exteriormente, la armadura, las zapatas polares y el devanado de excitaci€n son semejantes a los del generador. El devanado de excitaci€n se conecta en serie, funcionando como el motor gracias a la corriente principal se adapta bien a la marcha, debido a que, por su elevado par motor, consigue desde el principio sobrepasar la resistencia impuesta por el motor. La relaci€n de transmisi€n entre el anillo y la cremallera es de aproximadamente 20:1. En esta alta relaci€n de transmisi€n el pi‚€n no permanece engranado continuamente puesto que el motor de marcha alcanzarƒa una frecuencia de giro demasiada alta.Por ende, se necesita un dispositivo especial de desenganche, con el fin de que haya separaci€n entre el motor principal y el de marcha, cuando la frecuencia de giro del motor sobrepase cierto valor. Estructura del motor de arranque La constituci€n interna de un motor de arranque (o arrancador) es similar a un motor el•ctrico la que se monta sobre el Ca rter superior del motor del autom€vil, de tal modo que el pi‚€n que lleva en el extremo de su eje, engrane con la corona dentada de la periferia del volante. De esta forma cuando gire el motorcito el•ctrico, obligar† a girar tambi•n al motor del autom€vil y podr† arrancar. El tama‚o del pi‚€n depende de la velocidad propia del arrancador el•ctrico
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: Estructura de un Motor de Arranque, se muestran sus partes principales El arrancador est† compuesto b†sicamente de tres conjuntos: ·
1. Conjunto de Solenoide o mando magn•tico
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2. Conjunto del Motor de Arranque propiamente
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3. Conjunto del impulsor o Bendix
Las partes que conforman al conjunto del Motor de Arranque propiamente dicho, son semejantes a las del generador teniendo una diferencia en el bobinado de los campos y del inducido. Adem†s, hay una diferencia muy notoria, el arrancador consume corriente. Ambos trabajan en base a los principios del magnetismo y del electromagnetismo. Dichas partes son las siguientes: ·
1. N„cleo mag n•tico
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2. Resorte de recuperaci€n del n„cleo magn•tico del solenoide
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3. Collar palanca de conexi€n del mecanismo de impulsi€n
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4. Conjunto de resorte y eje Bendix
·
5. Bocina del extremo posterior del eje del inducido
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6. Anillo de tope del mando de impulsi€n o Bendix
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7. Tambor de embrague del mecanismo de impulsi€n
·
8. Resorte de amortiguaci€n del retorno del mecanismo impulsor
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9. Zapatas polares o conjuntos de las bobinas de campo y sus n„cleos
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10. Inducido
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11. Conjunto porta escobilla
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12. Escobillas de cobre 14