Contruccion de Un Sistema de Encendido DIS}

8/16/2019 Contruccion de Un Sistema de Encendido DIS}

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CAPITULO I.

1. CONSTITUCION DEL SISTEMA DE ENCENDIDO DIS.

El sistema DIS (Direct Ignition System) cumple con la tarea de cualquier sistema de

encendido: provocar una chispa que haga inflamar la mezcla aire-combustible dentro

del motor para realizar la combustión, la única diferencia es que ya no se utiliza un

distribuidor para repartir las chispas a todos los cilindros de manera mecánica, sino que

ahora con la ayuda de la computadora del vehículo, sensores, bobinas especiales y sobre

todo un modulo de encendido se logra cumplir este propósito de una manera mas

eficiente y ordenada.

Debido a que el encendido DIS es totalmente moderno en la actualidad, sus

componentes varían constructivamente en comparación con los que están constituidos

en los sistemas convencionales, pero en sí todos estos cumplen la misma finalidad

dentro del funcionamiento del encendido; lógicamente que su desempeño es muy exacto

y preciso gracias a la aplicación de la electrónica en todos los parámetros de

funcionamiento del sistema.

A continuación se muestra un esquema general de la constitución del sistema de

encendido DIS. Se debe tener en cuenta que la estructura y disposición de las bobinas

van a depender del tipo de encendido que sea: independiente, simultáneo o integral, este

último es la innovación tecnológica más reciente en cuanto a encendidos.

Posteriormente se detallará esto con más claridad.


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Fig. 1. Esquema de los componentes de un sistema de encendido estático (DIS).

1.1 Componentes generales.

1.1.1 Batería.

Se le llama batería eléctrica, acumulador eléctrico o simplemente acumulador, al

dispositivo que almacena energía eléctrica con el uso de procedimientos

electroquímicos para posteriormente devolver esta energía casi en su totalidad; esteciclo puede repetirse por un determinado número de veces. A esta fuente es necesario

incorporarle un generador eléctrico secundario denominado alternador el cual realiza el

proceso de carga de la fuente.

Fig. 2. Batería.

Esta batería es la fuente de alimentación para todos los circuitos, en este caso le vamos a

prestar mas atención hacia el sistema de encendido; el cual es alimentado cuando se

pone en contacto el interruptor de encendido (swich), permitiendo el paso de 5V al

modulo electrónico (reemplaza al distribuidor), y éste va ha alimentar o cortar el paso

de corriente al inducido primario de la bobina de acuerdo a lo que ordene la

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computadora (ECU). Generalmente en la práctica la batería mantiene un voltaje nominal

entre 12.5 y 13.5 V, cuando esta correctamente cargada.

1.1.2 Bobina.

Conocida como bobina de ignición, ésta conforma un bobinado helicoidal que genera

inducción (bobina de inducción), se puede definir como un simple transformador que

tiene dos partes, el lado del bobinado primario de 12 voltios y el lado de la bobina

secundaria de alto voltaje. Aproximadamente poseen 250 vueltas con alambre grueso el

primario y hasta 20000 vueltas el secundario con alambre mucho mas fino.

Este dispositivo, transforma la corriente almacenada en la batería de 12 voltios en miles

de voltios, a veces llega a generar 45.000 voltios, que son necesarios para originar

chispas en las bujías.

Las bobinas usan inducción electromagnética para crear alto voltaje. Cuando el voltaje

del lado primario se interrumpe, deja de funcionar el electroimán y se genera alto

voltaje en la bobina secundaria. Este fenómeno del lado secundario se llama

“inducción”; el cual lo tratare en el segundo capítulo analizando el principio de

funcionamiento.1

En este sistema de encendido la interrupción del voltaje en el primario de la bobina es

controlada electrónicamente, obedeciendo al sensor de posición del cigueñal, y árbol de

levas.

El sistema de encendido DIS posee muchas bobinas pequeñas de modo que hay una

bobina por cada bujía (tipo independiente) o también una bobina sirviendo a dos bujías

(tipo simultaneo), en esta configuración la bobina genera dos chispas por ciclo para

ambos, así con esta variante del sistema de encendido, 2 bobinas se utilizan en un motor

de cuatro cilindros.

1 www.tuning.deautomoviles.com.ar .

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La ubicación de estas bobinas puede ser: instaladas alejadas (en modo remoto) o sobre

el tope de las bujías, así se habla de bobinas sobre bujías o “encendido directo”, en

donde se suprimen los cables de las mismas.

A continuación se presenta un esquema de una bobina convencional y otro de la bobina

fabricada actualmente para el encendido DIS, éste tipo de bobina tiene dos salidas,

correspondientes a dos cilindros que trabajan apareados (por ejemplo el 1 y el 4 en un

motor de 4 cilindros).

Fig. 3. Bobina para el encendido convencional. Fig. 4. Bobina para el encendido tipo DIS.

La diferencia radica en que el bobinado primario y secundario no se encuentran

enlazados entre sí, además en el centro los separa un trozo de metal que no permite

ningún contacto, con lo que el salto de la chispa no se ve afectado por el bobinado

primario así se consigue incrementar el voltaje para la chispa y por ende el arco voltaico

en lo electrodos de la bujía va a ser mas grande con lo que la apertura de estos

electrodos se incrementa, mejorando así la combustión de la mezcla.

1.1.3 Bujías.

Es el elemento en donde se produce la chispa para el encendido de la mezcla; se

encuentra en contacto con la cámara de combustión en la culata del motor.

La bujía tiene una gran importancia en el buen rendimiento del motor, donde la chispa

debe siempre saltar en buenas condiciones, cualquiera que sea el régimen (velocidad del

motor) y la carga (posición del acelerador) del motor; además ha de hacerlo con la

intensidad adecuada para que tenga lugar la inflamación correcta de la mezcla. La unión

eléctrica entre la bobina secundaria de alta tensión del transformador de encendido y las


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bujías se hace por intermedio del modulo electrónico de encendido, el cual cumple la

función de distribuidor si lo comparamos con el encendido convencional. Los cables

para conducción de la energía eléctrica no se usan en todos los tipos de encendido DIS.2

Las bujías utilizadas en este sistema de encendido son sus electrodos de platino, ya que

este material se caracteriza por: su estabilidad en las distintas situaciones de

funcionamiento del motor debido al elevado voltaje que produce la bobina (45000V),

además la distancia entre el electrodo central y el de masa se incrementa hasta

aproximadamente 1.5 mm.

Durante su funcionamiento normal presenta las siguientes características:

Coloración gris blanco/amarillo a marrón. Desgaste del electrodo mínimo, sin ningún

tipo de sustancia húmeda en su periferia ya sea agua, gasolina o aceite; esto cuando el

rango térmico elegido es correcto.

Fig. 5. Constitución de una bujía.

1. Terminal roscado donde conecta la bujía. Algunas bujías traen esta parteseparada,(traen dos terminales algo diferentes entre ellas),pero solo una, facilita el

acople con el cable.

2. Esta figura, que podemos llamar costillas, evitan que la corriente brinque entiempo húmedo.

3. Esta parte, es el aislador de cerámica, que debe resistir más de 40,000 voltios, así

como choques térmicos. La parte interna esta expuesta a temperaturas de combustiónde 2,500 grados; mientras que la parte externa puede estar expuesta a temperaturas

bajo cero.

4. Esta parte del cuerpo metálico, sirve para aplicar la llave hexagonal, que la afloja o

ajusta en su posición en la cabeza (culata). La medida puede ser 5/8 o 13/16 pulg.5. Continúa siendo el cuerpo metálico.

6. Cabeza [culata].

7. Conducto de agua.8. Electrodo central.

9. Junta que impide la fuga de gases entre el aislador y el cuerpo.

10. Elemento de resistencia, que reduce la interferencia con radio y tv [no todas las bujías lo traen].

11. Junta o arandela.

12. Punta del aislador.13. La rosca varía entre 10 y 18mm.

14. Electrodo central. 15. Electrodo lateral.

Nota: Una bujía trabajando en forma defectuosa

aumenta el consumo de combustible, enriqueciendo la mezcla, al mismo tiempo que

altera el funcionamiento de sensores; y actuadores en el sistema de inyección de

combustible y por ende también del encendido.

Arco de corriente.

Se conoce como arco de corriente, a la chispa que se forma, al brincar la corriente desde

el electrodo central al electrodo lateral. Por ejemplo en la bujía de abertura normal en

los encendidos convencionales el arco de corriente brinca un espacio de hasta 0.035

2 www.automecanico.com

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mientras que, en el encendido DIS se aplica una bujía de abertura grande en donde la

corriente puede brincar hasta 0.080 pulg.3

Es importante recordar, que para lograr este arco de corriente grande, se ha adoptado en

este sistema de encendido bobinas de alta inducción o conocidas como de alto voltaje.

Se debe reconocer que, el hecho de tener una bujía, con múltiples electrodos laterales,

no quiere decir que se forman arcos de corriente en forma simultánea. La corriente

brinca hacia el electrodo donde encuentre menos resistencia o entendiéndolo de otro

modo que este cerca; y cuando este electrodo, debido al uso se aleja, la corriente brinca

al próximo electrodo que en este caso estará mas cerca.

Cuando, la distancia o abertura, es mas de lo especificado, por el fabricante del

vehiculo; da como consecuencia una vibración constante en el motor, esto es

perceptible, cuando se tiene mucho tiempo sin revisar las bujías.

Encendido convencional. Encendido DIS.

Fig. 6. Diferencia de abertura en los electrodos.

1.1.4 Cables.

Tienen la misma función que el encendido convencional; la de trasladar el elevado

potencial de voltaje hacia la bujía, pero diferencian en el diseño de acuerdo al tipo de

encendido DIS, es decir algunos cables poseen la bobina en conjunto con ellos y para

otros tipos de DIS no existen cables; estos son los encendidos directos donde la bobina

se ubica directamente sobre la bujía.

3 www.automecanico.com/bujiascandentes.

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Fig. 7. Cable de bujía.1. Aislador de cerámica (insulador).

2. Capuchón [es de hule y tiene la función de evitar que la corriente brinque al exterior de la bujía]3. Terminal.4. Conector metálico.

5. Cable [chicote], que conecta a la bobina en el sistema DIS.

1.2 Componentes electrónicos.

Ahora para completar de mencionar los componentes que constituyen el sistema de

encendido DIS se puede ver que los siguientes poseen aplicaciones electrónicas; para lo

cual en este capitulo me limitaré a tratar sobre su nombre, ubicación y la función que

desempeñan, para posteriormente en el capitulo de gestión electrónica detallar

completamente todos estos elementos.

1.2.1 Computadora (UEC).

Es el elemento electrónico que gobierna todos los sistemas más importantes del

funcionamiento del vehículo; ya sea: inyección electrónica, sistema de encendido,

transmisión (control de tracción), suspensión (activa), frenos (opcional el sistema ABS),

alumbrado y accesorios de la carrocería.

Para indicar brevemente la función de ésta, se puede decir que recibe las señales

eléctricas de los sensores, las analiza y envía otras modificadas a los actuadores para

cambiar o mantener si se lo requiere los parámetros de funcionamiento del sistema

controlado, con el fin de mantener su correcto desempeño.

La computadora internamente posee la información mediante mapas de cartografía dediferentes circunstancias de funcionamiento del motor para que el sistema de encendido

se adecue a éste, que trabaja directamente enlazado con el sistema de inyección

electrónica, debido a que para estos dos sistemas reciben la información de los mismos

sensores, principalmente los de: depresión en el múltiple de admisión, temperatura del

motor, posición del cigüeñal, árbol de levas y actualmente de la sonda lambda.

Su ubicación va a depender de la marca de vehiculo pero generalmente se lo coloca en

el espacio entre el motor y el tablero del habitáculo.


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1.2.2 Sensores

1.2.2.1 MAP (Multiple Pressure Admission).- Es un sensor piezoeléctrico que sensa la

depresión en el múltiple de admisión en función de la cantidad de masa de aire admitida

al motor cuando a este se le acelera o decelera. Se puede decir que indica cuando es

necesario avanzar el encendido en función de la corrección de altitud y densidad del

ambiente a la que trabaja el motor, para esto es indispensable la información de éste

junto con el de revoluciones.4

Fig. 8. Esquema de un sensor MAP.

1.2.2.2 CKP (Crankshaft Position Sensor).- Este sensor, posicionado cerca del cigüeñal

detecta la rotación del mismo y posición exacta del pistón en el punto muerto superior

(p.m.s.) debido a una especie de rueda fónica (ventanas), acoplada al cigüeñal, la señal

es enviada a la ECU y de allí al modulo de encendido. Aquí se administra el corte de

corriente al inducido primario, que genera la contracción, en las bobinas, originándose

la chispa de alto voltaje. Este sensor puede ser del tipo inductivo, de efecto hall u óptico

(estos principios se analizara en el capitulo de gestión electrónica).5

4 Componentes (sensores) ilustración y operación, Agosto del 2007,www.automecanico.com5 2 Idem Componentes (sensores).


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Fig. 9. Sensor de revoluciones del cigueñal

1.2.2.3 CMP (Camshaft Position Sensor).- capta la información de posición y ángulo

del árbol de levas; indica las fases en las cuales esta funcionando el motor según el

accionamiento de las levas, también da la información de la posición angular y

ubicación del pistón en el p.m.s. Este sensor se encuentra posicionado, regularmente, en

el mismo lugar, donde se instalaba anteriormente el distribuidor.6

Fig. 10. Sensor de posición de árbol de levas Honda CBR 600RR

Fig. 11. Captación de señal del sensor CMP

1.2.3 Módulo Electrónico.

El modulo electrónico es el encargado de recibir la señal del emisor (ECU) para

proceder al corte de corriente del negativo de la bobina, es decir, el cierre de circuito del

primario de la bobina, reemplazando de esta manera al tradicional distribuidor con su

platino (puntos) y condensador como lo sabíamos observar en los encendidos

convencionales.

6 3 Idem Componentes (sensores).


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Fig.12. Modulo electrónico de encendido.

El modulo electrónico esta constituido internamente por unos transistores que cumplen

la misión de amplificar la señal recibida antes de permitir la alimentación del circuito

primario de la bobina de encendido. Por lo demás la interrupción de la corriente es la

que determina la inducción de alta tensión para la chispa.

Dentro de la constitución del modulo se utilizan diodos, los cuales tienen la

particularidad de permitir el paso de la corriente en una sola dirección, evitándose así el

alboroto, que genera la conexión voltaica de los platinos.

Prácticamente en todos los casos, el modulo al poseer equipos electrónicos complejos,

no admite la intervención interna, es decir, que se encuentra sellados y solo se le puede

hacer comprobaciones para verificar su correcto funcionamiento.7

La única parte que puede ser sustituidas son las bobinas puesto que están unidas al

cuerpo del modulo mediante tornillos.

Debido a la organización de sus sensores, este modulo o calculador de encendido no

precisa de puesta a punto, ya que conoce siempre la situación del cigüeñal. Por otra

parte va unido a la ECU de inyección de gasolina, de modo que en todo momento se

encuentra autónomo y no precisa intervención por parte del mecánico, para detectar

posibles averías en los circuitos internos, sino solo para comprobar falta de alimentación

de corriente o desconexión de alguno de los dispositivos que forman el equipo.

7 CASTRO Vicente Miguel,”Inyección y Encendido”, Nueva enciclopedia del Automóvil, CEAC,Barcelona España, 1998, 401.


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Este modulo se encuentra adosado al motor en un soporte muy próximo a la caja del

termostato.

Fig. 13. Modulo de potencia del EncendidoIntegral estático utilizado por FORD.

A, Borne para los cilindros 2 y 3.B, Borne que recibe alimentación de

La batería.

C, Borne para los cilindros 1 y 4.

Una de las características importantes de este sistema es que, al contrario de lo que pasa

en los encendidos electrónicos de primera generación, el hecho de dejar la llave de

contacto accionada mientras el motor esta parado, no perjudica en lo absoluto a la

bobina, por mucho tiempo que se mantenga esta situación ya que el modulo no manda

corriente al arrollamiento primario de la bobina.

Estos son los principales componentes de un sistema de encendido DIS general, su

configuración varía de acuerdo a las subdivisiones del sistema, ya sea del tiposimultáneo (chispa perdida), independiente o integral, pero esto se lo irá detallando en

los siguientes capítulos con lo cual se eliminará cualquier interrogante a cerca del

sistema de encendido.


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CAPITULO II.

2. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE

DENCENDIDO DIS.

Como he mencionado anteriormente la función del sistema de encendido, cualquiera

que fuera el tipo de este, es conducir todo el potencial de energía acumulada en la

batería para amplificarlo hasta la tensión necesaria para producir el chispazo a través del

aire en los electrodos de las bujías para inflamar la mezcla carburada en el momento

justo en cualquier circunstancia de funcionamiento del motor con el fin de obtener el

máximo rendimiento del mismo.

Pero ya se dijo que la tensión necesaria para que una corriente eléctrica salte a través del

aire y con mayor razón en un gas comprimido, tiene que ser muy grande porque tanto el

aire como los gases son aislantes. Como se ha visto, la tensión de la corriente de la

batería suele ser de 12 voltios, y este voltaje es demasiado reducido para que pueda

saltar la corriente a través del pequeño espacio que hay entre los electrodos de la bujía.

Para conseguir la alta tensión necesaria, de varios miles de voltios, se recurre a un

transformador o bobina elevadora de tensión, cuyo funcionamiento se basa en el

principio de inducción electromagnética.

2.1 Inducción Electromagnética.

Breve Reseña Histórica .

Un joven investigador inglés, Michael Faraday (1791-1867), quien fue uno de los másilustres científicos experimentales del siglo XIX, se empezó a interesar en los

fenómenos eléctricos y repitió en su laboratorio los experimentos tanto de Oersted

como de Ampére. Una vez que entendió cabalmente el fondo físico de estos fenómenos,

se planteó la siguiente cuestión: de acuerdo con los descubrimientos de Oersted y

Ampère se puede obtener magnetismo de la electricidad , ¿será posible que se obtenga

electricidad del magnetismo? Su teoría electromagnética la predijo, antes de ser

observadas experimentalmente la existencia de ondas electromagnéticas, con lo que

Faraday fue el primero en precisar en qué condiciones podía ser observado semejante

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fenómeno. A las corrientes eléctricas producidas mediante campos magnéticos las

llamó corrientes inducidas. Desde entonces el fenómeno consistente en generar campos

eléctricos a partir de campos magnéticos que varían con el tiempo, los cuales se

denomina inducción electromagnética.1

La inducción electromagnética constituye una pieza destacada en ese sistema de

relaciones mutuas entre electricidad y magnetismo a lo que se conoce con el nombre de

electromagnetismo.

Las experiencias de Faraday.

Las experiencias que llevaron a Faraday al descubrimiento de la inducción

electromagnética pueden ser agrupadas en dos categorías: experiencias con corrientes y

experiencias con imanes. En primer lugar preparó dos solenoides (A y B), uno arrollado

sobre el otro, pero aislados eléctricamente entre sí. Uno de ellos lo conectó a una pila

(C) y el otro a un galvanómetro (G) y observó cómo cuando accionaba el interruptor del

primer circuito la aguja del galvanómetro del segundo circuito se desplazaba, volviendo

a cero tras unos instantes. Sólo al abrir y al cerrar el interruptor el galvanómetro

detectaba el paso de una corriente que desaparecía con el tiempo. Además, la aguja se

desplazaba en sentidos opuestos en uno y otro caso.2

Fig. 14. Experiencia de Faraday con corrientes.

En el segundo grupo de experiencias Faraday utilizó un imán recto y una bobina

conectada a un galvanómetro. Al introducir bruscamente el imán en la bobina observó

una desviación en la aguja, desviación que desaparecía si el imán permanecía inmóvil

en el interior de la bobina. Cuando el imán era retirado la aguja del galvanómetro se

desplazaba de nuevo, pero esta vez en sentido contrario. Cuando repetía todo el proceso

1 V. Faraday. La inducción electromagnética. www.google.com/induccion electromagnética.2 Física Electrodinámica,www.fisicanet.com

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completo la aguja oscilaba de uno a otro lado y su desplazamiento era tanto mayor

cuanto más rápido era el movimiento del imán entrando y saliendo en el interior de la

bobina. Lo mismo sucedía cuando mantenía quieto el imán y movía la bobina sobre él.3

Fig. 15. Experiencias de Faraday con imanes.

La representación del campo magnético en forma de líneas de fuerza permitió a Faraday

encontrar una explicación intuitiva para este tipo de fenómenos. Para que se produjera

una corriente inducida en la bobina era necesario que las líneas de fuerza producidas por

el imán fueran cortadas por el hilo conductor de la bobina como consecuencia del

movimiento de uno u otro cuerpo. En el primer grupo de experiencias, las líneas de

fuerza, al aparecer y desaparecer junto con la corriente debida a la pila, producían el

mismo tipo de efectos. Las experiencias anteriores a las de Faraday, al no tener en

cuenta los aspectos dinámicos, o de cambio con el tiempo, de esta clase de fenómenos,

no pudieron detectar este tipo de corrientes que aparecen en un circuito eléctrico sin que

exista dentro del propio circuito ninguna pila que las genere.

Fig. 16. Conductor y campo magnético.

3 Física Op. Cit. www.fisicanet.com

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El “principio de la inducción electromagnética” se puede resumir como sigue: siempre

que haya un movimiento entre un conductor y un campo magnético, se inducirá una

f.e.m. (fuerza electro motriz) en el conductor; puede permanecer el campo magnético

estacionario y el conductor moverse a través de él o bien permanecer el conductor

estacionario y ser el campo magnético el que se mueva.4

Fig. 17. Principio de inducción electromagnética.

Posteriormente se desarrollaron un sin número de aplicaciones prácticas de este

fenómeno físico. El transformador que se emplea para conectar una calculadora a la red,

la dinamo de una bicicleta o el alternador de una gran central hidroeléctrica son sólo

algunos ejemplos que muestran el gran trabajo investigativo desarrollado por ese

modesto joven convertido, más tarde, en físico experimental que fue Faraday.

2.2 Aplicación de la inducción en la bobina de encendido.

Utilizando las explicaciones sobre los principios de funcionamiento de inducción

electromagnética mencionados anteriormente, a continuación se muestra una aplicación

clara de estas leyes directamente sobre la bobina de encendido de un vehiculo que para

su análisis lo voy a relacionar simplemente con un transformador de voltaje ya que esta

es su principal función: elevar el voltaje nominal de la batería (12V) a miles de voltios

reflejados en el salto de la chispa.

Los transformadores son dispositivos basados en el fenómeno de la inducción

electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas

devanadas sobre un núcleo cerrado de hierro dulce o hierro silicio. Las bobinas o4 Que es la inducción electromagnética, Jose Antonio E. García Alvares, www.asifunciona.com

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devanados se denominan primario y secundario según correspondan a la tensión alta o

baja, respectivamente o viceversa.

2.2. Relación de voltajes en la bobina.

Fig. 18. Representación esquemática de la bobina.

Si se aplica una fuerza electromotriz (f.e.m.) en el devanado primario, las variaciones

de intensidad y sentido de la corriente crearán un campo magnético variable

dependiendo de la frecuencia de la corriente. Este campo magnético variable originará,

por inducción, la aparición de una fuerza electromotriz en los extremos del devanado

secundario, hasta que se corte la alimentación en el primario.

La relación entre la fuerza electromotriz inductora (Ep), la aplicada al devanado

primario y la fuerza electromotriz inducida (Es), la obtenida en el secundario, es

directamente proporcional al número de espiras de los devanados primario (Np) y

secundario (Ns) .

Fig. 19. Relación de voltajes.

Así, si el número de espiras (vueltas) por dar un ejemplo del secundario es 3000 veces

mayor que el del primario, si aplicamos una tensión de 12 Voltios en el primario,

obtendremos 36000 Voltios en el secundario (una relación 3000 veces superior, como lo

http://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_electromotrizhttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Frecuenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Inducci%C3%B3n_(Electromagn%C3%A9tica)http://es.wikipedia.org/wiki/Voltiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Voltiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Inducci%C3%B3n_(Electromagn%C3%A9tica)http://es.wikipedia.org/wiki/Frecuenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_electromotriz


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es la relación de espiras). La relación del número de espiras va a depender del tipo de

encendido en que se emplee la bobina; en este caso el voltaje en el secundario para el

encendido DIS oscila entre 35000 y 45000 voltios. A la relación entre el número de

vueltas o espiras del primario y las del secundario se le llama: relación de vueltas o

relación de transformación.5

Ahora bien, como la potencia aplicada en el primario, en caso de un transformador

ideal, debe ser igual a la obtenida en el secundario, el producto de la fuerza

electromotriz por la intensidad (potencia) debe ser constante, con lo que en el caso del

ejemplo, si la intensidad circulante por el primario es de 10 Amperios, la del secundario

será de solo 0,1 Amperios (una centésima parte).

5 Op. Cit. www.asifunciona.com

http://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Amperiohttp://www.asifunciona.com/http://www.asifunciona.com/http://www.asifunciona.com/http://www.asifunciona.com/http://es.wikipedia.org/wiki/Amperiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_el%C3%A9ctrica


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CAPITULO III.

3. CLASIFICACIÓN Y FUNCIONAMIENTO DEL ENCENDIDO DIS.

Para iniciar la descripción de la clasificación y funcionamiento del sistema de encendido

vamos a partir principalmente en que, en los encendidos convencionales cuando

tenemos distribuidor la chispa se genera sobre la base de que: el árbol de levas mueve el

distribuidor en forma sincronizada, mientras que en el sistema de encendido DIS como

se prescinde del distribuidor, la chispa se genera sobre la base de: la existencia de un

sensor de posición de cigueñal y árbol de levas, estos sensores envían la señal de

rotación de estos dos componentes al modulo de encendido, para generar la chispa,tome nota que la señal de estos sensores necesariamente son intermitentes, debido a la

necesidad y al diseño de la rueda, que pasa por estos sensores.

El sistema de encendido DIS (Direct Ignition System) tambien llamado: sistema de

encendido sin distribuidor (Distributorless Ignition System), se diferencia del sistema de

encendido tradicional en suprimir el distribuidor, con esto se consigue eliminar los

elementos mecánicos, siempre propensos a sufrir desgastes y averías. Además la

utilización del sistema DIS tiene las siguientes ventajas:1

El sistema DIS con encendido "independiente" tiene la ventaja de una mayor

fiabilidad y menos probabilidad de fallos de encendido. El problema que tienen

las bobinas integradas con el modulo de encendido es que no es posible medir la

resistencia de su bobinado primario para hacer un diagnostico en el caso de que

existan fallos en el encendido.

Tiene un gran control sobre la generación de la chispa ya que hay más tiempo

para que la bobina genere el suficiente campo magnético para hacer saltar la

chispa que inflame la mezcla. Esto reduce el número de fallos de encendido a

altas revoluciones en los cilindros por no ser suficiente la calidad de la chispa

que impide inflamar la mezcla.

1 Sistema de encendido DIS, diciembre 28 de 2004, www.mecanicavirtual.com

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2

Las interferencias eléctricas del distribuidor son eliminadas por lo que se mejora

la fiabilidad del funcionamiento del motor, las bobinas pueden ser colocadas

cerca de las bujías con lo que se reduce la longitud de los cables de alta tensión,

incluso se llegan a eliminar estos en algunos casos como ya veremos.

Existe un margen mayor para el control del encendido, por lo que se puede jugar

con el avance al encendido con mayor precisión.

El sistema de encendido DIS se clasifica entres tipos: cabe recalcar que estos tipos de

encendido han llegado a tomar su clasificación en función al avance tecnológico que ha

ido teniendo el mismo, ya que cada tipo es una renovación del sistema anterior; en este

trabajo se ha procedido hacer esta diferenciación con el fin de comprender mejor el

tema. En fin tenemos tres variantes del sistema:

Encendido simultáneo.

Encendido independiente.

Encendido integrado.

Encendido simultáneo: Es conocido de mejor manera como sistema de encendido por

chispa perdida; utiliza una bobina por cada dos cilindros. La bobina forma conjunto con

una de las bujías y se conecta mediante un cable de alta tensión con la otra bujía.

Encendido independiente: Utiliza una bobina por cada cilindro; generalmente éstas se

ubican justo por encima de cada bujía.

Encendido integrad: Se lo llama así porque su característica principal es la de

conformar la bobina y el modulo de encendido en un solo conjunto que va directamente

ubicado sobre la bujía; con esto se evitan la conexión de cables de alta tensión.

A continuación se describe cada una de estas variantes del encendido DIS con sus

principales características y diferencias importantes, ya que todas ellas eliminan en su

constitución al distribuidor y lo reemplazan por un modulo de encendido, el cual será

diferente según el tipo de variante en el que se le aplique, pero siempre dentro del

sistema DIS.

3.1 Encendido simultáneo.


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3

Como se mencionó anteriormente a este sistema de encendido se le denomina también

de "chispa perdida", debido a que salta la chispa en dos cilindros a la vez, esto gracias a

que la ECU determina el corte de la corriente en el primario de la bobina para provocar

el salto de chispa por intermedio del modulo de encendido, en dos cilindros. Por

ejemplo, en un motor de 4 cilindros saltaría la chispa en el cilindro nº 1 y 4 a la vez o nº

2 y 3 a la vez. En un motor de 6 cilindros la chispa saltaría en los cilindros nº 1 y 4, 2 y

5 o 3 y 6.2

En el siguiente grafico se puede apreciar la disposición de las bobinas en conjunto con

la conexión a las bujías de los cilindros apareados, mediante los cables normales para

alta tensión.

Fig. 20. Sistema DIS implantado en un motor en "V" de 6 cilindros. Sistema simultaneo.

Al producirse la chispa en dos cilindros a la vez, solo una de las chispas será

aprovechada para provocar la combustión de la mezcla, y será la que coincide con el

cilindro que esta en la carrera de final de "compresión", mientras que la otra chispa demenor intensidad no se “aprovecha” en la combustión, de bido a que se produce en el

cilindro que se encuentra en la carrera de final de escape. Al tener este menor chispazo

en la última fase del motor sirve de ayuda a la combustión de los gases que no hayan

sido quemados en su totalidad durante la fase de explosión.

2 Sistema Op. Cit www.mecanicavirtual.com

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Fig. 21. Esquema del salto de chispa perdida.

El esquema eléctrico que esta en la figura inferior se indica la circulación de señales o

medidas eléctricas de este encendido; en donde se toma como referencia los valores

parámetros del sensor de posición del cigüeñal y árbol de levas en donde indica rpm y

fases del motor respectivamente; estos dos sensores son las lecturas principales de

funcionamiento del motor para el encendido posteriormente se toma en cuenta sensores

tales como: depresión en el múltiple de admisión, temperatura del motor y cantidad de

oxigeno en los gases de escape. Estas señales son adoptadas por la ECU y a su vez

transformadas para realizar las correcciones del encendido según los requerimientos

para un buen funcionamiento. Estas señales corregidas se envían al modulo de

encendido el cual corta la corriente del primario de cada bobina siguiendo su orden de

encendido; como es un sistema de chispa pedida, ésta salta en dos cilindros a la vez. 3

3 Sistema Op. Cit. www.mecanicavirtual.com



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5

Fig. 22. Esquema eléctrico del encendido simultaneo.

El voltaje necesario para que salte la chispa entre los electrodos de la bujía depende de

la separación de los electrodos y de la presión reinante en el interior de los cilindros. Si

la separación de los electrodos esta reglada igual para todas las bujías entonces el

voltaje será proporcional a la presión reinante en los cilindros. La alta tensión de

encendido generada en la bobina se dividirá teniendo en cuenta la presión de los

cilindros.

El cilindro que se encuentra en compresión necesitara más tensión para que salte la

chispa que el cilindro que se encuentra en la carrera de escape. Esto es debido a que el

cilindro que se encuentra en la carrera de escape esta sometido a la presión atmosférica

por lo que necesita menos tensión para que salte la chispa. De este modo el sistema

“sabe” donde se requiere la alta tensión que prenda la mezcla. Durante el ciclo

siguiente, cuando los cilindros cambien de estado la alta tensión saltará de nuevo en el

cilindro que se halle en comprensión.


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6

Fig. 23. Gráfico de una secuencia de encendido en un sistema de encendido "simultáneo" ("chispa perdida").

Se ve por ejemplo: como salta chispa en el cilindro nº 2 y 5 a la vez, pero solo esta el cilindro nº 5 en compresión.

Si comparamos un sistema de encendido DIS y uno tradicional con distribuidor tenemos

que la alta tensión necesaria para hacer saltar la chispa en la bujía prácticamente es la

misma. La tensión que se pierde en los contactos del rotor del distribuidor viene a ser la

misma que se pierde en hacer saltar la "chispa perdida" en el cilindro que se encuentra

en la carrera de escape de un sistema de encendido DIS.

Fig. 24. En este sistema de encendido la corriente eléctrica hace que en una bujía la chispa salte del electrodo central alelectrodo de masa, y al mismo tiempo en la otra bujía la chispa salta del electrodo de masa al electrodo central.

3.1.1 Funcionamiento.

Al cerrar el circuito primario, circula corriente por la bobina del primario desde el borne

positivo al negativo a través del dispositivo de apertura y cierre del circuito, que en el

caso de la ilustración, para simplificar se ha representado con un ruptor mecánico, pero

en la práctica esto se realiza mediante un transistor de potencia. Mientras circula


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7

corriente por el primario la energía se acumula en forma magnética. En el momento de

apertura del circuito deja de circular corriente por el primario pero la energía magnética

se transfiere a la bobina del secundario donde buscará salir para cerrar el circuito, y

como la bobina del secundario es de muchas espiras y por tanto la relación de

transformación elevada saldrá una tensión de varios kilovoltios (miles de voltios).4

Fig. 25. Funcionamiento de la bobinas de chispa perdida.

3.1.2 El módulo de encendido

Será diferente según el tipo de encendido, siempre dentro del sistema DIS, y teniendo

en cuenta que se trate de encendido.

El modulo de encendido recibe las señales de la ECU de acuerdo a la información de los

sensores, internamente posee un circuito de entrada de señales de allí pasa a un circuito

de control de laso cerrado en donde constantemente se esta realimentando mediante el

circuito 1 de prevención de bloqueo. Finalmente a la salida del circuito de control el

corte de la corriente o contracción del primario de las bobinas según el cilindro que

necesite el chispazo; como sabemos se dan en dos bujías ya que es un sistema de

encendido simultáneo. Esta función es rápida y repetitiva por lo que los transistores

internos de polarización a masa son de alta frecuencia.

Todos estos componentes electrónicos tales como: transistores, diodos, tiristores

(encendido integrado), resistencias, etc, conforman los circuitos internos del modulo de

encendido que lo único que hacen es ejecutar el programa que fue grabado en el modulo

4 Encendido del automóvil a gasolina, Jhohann F. Salazar Loaiza, www.ingetronik.com

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para el funcionamiento de esta variación de sistema DIS. El modulo viene sellado, es

decir, no existe acceso a sus circuitos interiores.

Fig. 26. Diagrama eléctrico del modulo de encendido simultáneo: 1.- circuito prevención de bloqueo; 2.- circuitoseñal de salida IGF;

3.- circuito detección de encendido; 4.- circuito prevención de sobrecorrientes.

3.1.3 Las bobinas de encendido simultáneo.

La variación de estas radica en que se usa una bobina para dos cilindros los cuales las

carreras ascendente y descendente del pistón sean las mismas pero en distintas fases de

funcionamiento, es así que su disposición en la mayoría de vehículos. La bobina se

encuentra en contacto con la primera bujía, y para la otra bujía del cilindro par, se

enlaza un cable de conducción de la alta tensión.5

Fig. 27. Esquema de las bobinas de chispa perdida.

El diseño de las bobinas varía según la marca de vehículo, pero esto solo es por

disposición física más no en su constitución interna y funcionamiento tal como se

muestra en la siguiente figura.

5 Sistema Op. Cit. www.mecanicavirtual.com



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9

Las dos imágenes son el mismo tipo de bobina de

encendido, con la diferencia de que una es más alargada

que la otra para satisfacer las distintas características

constructivas de los motores.

Fig. 28. Constitución de las bobinas de encendido (chispa perdida).

3.2 Encendido independiente.

Su funcionamiento es el mismo, la única variación es que utiliza una bobina por cada

cilindro.

En el grafico siguiente se ve la disposición de cada una de las bobinas, justo por encima

de cada bujía, para un motor V6; el modulo de encendido se encuentra a parte,

generalmente en el motor se ubica en el mismo lugar que se adoptaba en un sistema

simultaneo.

Fig. 29. Sistema DIS implantado en un motor en "V" de 6 cilindros encendido independiente.

El diagrama de bloques se mantiene igual al anterior solo que el modulo electrónico

maneja a cada bujía indistintamente como su programa electrónico interior lo tendrá


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10

predeterminado. Los parámetros de funcionamiento del motor son tomados de los dos

principales sensores como puede observarse.

En cuanto a los tiempos de encendido en cada cilindro se dan como se ve en la figura;

estos van estructurándose de acuerdo al orden de encendido del motor.

Fig. 30. Esquema eléctrico del encendido independiente.

3.2.1 Modulo de encendido independiente.

Al cambiar el numero de bobinas, significa que el programa electrónico interior que

maneja el modulo de encendido varía en comparación al simultaneo porque va ha

realizar el corte de corriente en el primario a cuatro bobinas sin depender la una de la

otra, en caso de un motor de 4 cilindros, pero los elementos electrónicos que lo

componen internamente son los mismos que cualquier circuito electrónico.6

6 Sistema Op.cit. www.mecanicavirtual.com



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Fig. 31. Diagrama eléctrico de un Modulo de encendido independiente: 1.- circuito de control de ángulo Dwell;

2.- circuito prevención de bloqueo; 3.- circuito de salida señal IGF; 4.- circuito detección de encendido; 5.- control decorriente constante.

3.2.2 Bobina del encendido Independiente.

Su configuración interna es la misma que la del simultaneo, solo posee un conector de

alimentación de voltaje al primario, proveniente del modulo de encendido y ya no tiene

ninguna salida de alta tensión a otra bujía pues esta bobina se aplica solo para ese

cilindro. Según la cantidad de cilindros habrá igual número de bobinas.7

Fig. 32. constitución de una bobina de encendido independiente.

Fig. 33. La bobina de este sistema de encendido utiliza un diodo de alta tensión para un rápido corte del encendido en

el bobinado secundario.

7 Bobinas de encendido/la chispa decisiva. www.todoenrepuestos.com

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3.3 Encendido integrado.

Una evolución en el sistema DIS ha sido integrar en el mismo elemento la bobina de

encendido y la bujía (se eliminan los cables de alta tensión). A este sistema se le

denomina sistema de encendido directo o también conocido como encendido estático

integral, para diferenciarle de los anteriores aunque los dos eliminen el uso del

distribuidor al igual que este.

1.- Módulo de alta

tensión

2.- Modulo deencendido, unidad

electrónica.

3.- Captador posición-régimen.

4.- Captador de

presión absoluta.5.- Batería.

6.- Llave de contacto.

7.- Minibobina deencendido.

8.- Bujías.

Fig. 34. constitución de un encendido integrado para un motor de 4 cilindros.

Este sistema integral de encendido DIS es de ultima generación ya que reemplaza el

principio de inducción por el que se caracterizaban los anteriores, por el principio de

descarga capacitiva, en donde su funcionamiento se basa en cargar un condensador con

energía eléctrica para luego descargarlo provocando en ese momento la alta tensión que

hace saltar la chispa en las bujías.

En el encendido por bobina, el tiempo de crecimiento de la tensión secundaria y la

duración de la chispa son relativamente largos (del orden de 0.1 y 1 milisegundos), no

permitiendo su aplicación en motores de alto régimen de funcionamiento sobre todo en

aquellos en los que el número de cilindros es elevado. Para motores de carácter

deportivo donde es necesario almacenar una gran cantidad de energía eléctrica para

después descargarla en las bujías en intervalos muy cortos de tiempo por el elevado

número de revoluciones a las que funcionan estos motores, se utiliza el encendido

estático pero con base en la descarga capacitiva.

3.3.1 Generación de la chispa por descarga capacitiva.


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13

En este tipo de encendido, la energía es almacenada en un condensador de capacidad

“C”, cargando a la tensión “V”. El valor de la capacidad del condensador esta limitada a

1 o 2 microfaradios debido a evidentes razones de dimensión del condensador,

intentando aumentar el nivel de energía almacenada aplicando tensiones elevadas. En la

práctica se utilizan valores de tensión alrededor de los 400V. Por lo tanto es necesario

disponer de un sistema que permita elevar la tensión de la batería para obtener los

valores de tensión indicados (400V).

Cuando el alternador esta cargando, la descarga se realiza muy rápidamente, a través del

arrollamiento primario del transformador de encendido, elevando la tensión del

condensador al valor de la alta tensión necesaria en el secundario, con el fin de provocar

la chispa en la bujía como el los dos casos anteriores de encendido por bobinado

inductivo. 8

Como este sistema de encendido directo es una ampliación del sistema de encendido por

descarga de condensador, en este se elimina el distribuidor el cual es reemplazado por el

modulo electrónico, y también la generación de impulsos esta dada en base a las señales

tomadas por los sensores de posición del cigüeñal y árbol de levas. Pero mantiene dos

elementos fundamentales para su funcionamiento, como son:

El Dispositivo de Carga: consiste en un transformador elevador de la baja tensión

continua debiendo asegurar la carga del condensador de almacenamiento de energía

eléctrica. La carga de tensión se puede dar en un tiempo aproximado de 0.3msg.

El transformador de Encendido: este transformador se asemeja a la bobina de

encendido inductivo solo en la forma exterior, ya que en su construcción interna varía,

en su funcionamiento es un transformador de impulsos que convierte la corriente de

carga rápida del condensador, a través de su bobinado primario en una alta tensión que

aparecerá rápidamente en el bobinado secundario. A pesar que el transformador tiene el

aspecto de una bobina tradicional como la del encendido DIS directo, su concepción

eléctrica es bien distinta ya que su inductancia primaria es muy inferior y por

consiguiente el circuito de descarga del condensador tendrá una impedancia global

pequeña, permitiendo una rápida elevación de tensión.

8 Sistema de encendido por descarga de condensador. Dany meganevoy. www.mecanicavirtual.com



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3.3.2 Modulo integrado.

Ahora para estudiar el tema con mas precisión se da ha conocer una aplicación de este

tipo de encendido en los motores Saab, el cual es un típico encendido por descarga

capacitiva enteramente estático, con avance cartográfico (igual que los dos anteriores), y

comando por microprocesador, con posicionamiento angular y régimen de giro

proporcionados por un sensor en el árbol de levas.

La parte de la alta tensión mencionada anteriormente esta contenida en un modulo

metálico como se ve en la figura.9

Fig. 35. Conjunto de modulo y bobinas integrado.

Este modulo encaja en la tapa de la culata en medio de los dos árboles de

levas del motor. Dentro del modulo existen una bobina por cada bujía por lo

que se eliminan los cables de alta tensión, esta disposición elimina los

parásitos generados por la alta tensión ya que todo el conjunto esta cerrado en

un bloque metálico formando un blindaje y estando conectados eléctricamente

a la masa del motor.

Fig. 36. Disposición del modulo y bobinas.

9 Encendido directo un triunfo tecnológico, www.motor/156.com

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Este sistema de encendido DIS adoptado por los motores Saab se denomina sistema SDI

(Saab Direct Ignition), en donde la apertura de la bujía toma valores de 1.5 mm lo cual

es mayor distancia comparándola con el resto de encendidos, de esta manera se intenta

apalear los problemas de una descarga de tensión muy corta con una chispa mas larga.

3.3.3 Sistema SDI (Saab Direct Ignition).

El sistema esta pilotado por una unidad electrónica que da mando directamente a las

bobinas, en función de la información obtenida por el captador de posición – régimen y

el captador de presión absoluta situado en el colector de admisión. Una posible avería

del sistema de encendido y en particular de una bobina solo afecta a un cilindro,

contrariamente a lo que ocurre en un encendido clásico. Debido a la alta potencia

obtenida por este sistema de encendido es posible la utilización de bujías frías.

El sistema SDI integra la bobina y el modulo de encendido en el mismo conjunto,

existiendo uno de estos por cada cilindro.

Aquí en este moderno sistema de encendido con esta constitución en conjunto, ya no se

emplean los cables de bujías. En estas máquinas el encendido es totalmente directo y

sus componentes electrónicos están agrupados en un módulo que puede tener la formade un casete. Con un sistema de ignición de estas características, libre totalmente de

mantenimiento y a prueba de fallas, se obtienen muy potentes chispas en las bujías y

alta eficiencia de la planta motriz

Esta bobina tiene el modulo de encendido

integrado en su interior. Al conector de la

bobina llegan 4 hilos cuyas señales son:

- + Batería.

- IGT.

- IGF.

- masa.

La ECU puede distinguir que bobina no esta

operativa cuando recibe la señal IGF.

Entonces la ECU conoce cuando cada

cilindro debe ser encendido

Fig. 37. Constitución interna de la bobina integrada.


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3.3.3.1 Diagrama de bloques.

En siguiente grafico se puede observar los esquemas de bloques: eléctrico y de tiempos

en donde se ve claramente la diferencia del modulo de encendido, el cual anteriormente

en los sistemas simultaneo e independiente se empleaba uno para todas las bobinas

mientras que ahora en el de encendido estático integral se convierte en un micro chip

que va en conjunto con la bobina y por igual número de cilindros existirá los mismos

números de conjuntos integrados.

Con esto se logra verdadera autonomía de funcionamiento entre cilindros y máximo

control rendimiento de la mezcla carburada.

Fig. 38. Diagrama eléctrico del sistema de encendido integrado.

3.3.3.2 Características principales.

Se puede decir que este sistema es uno los mas importantes en cuanto a la magnitud de

ventajas que brinda al funcionamiento de los motores a gasolina; Los progresos en el

desarrollo de los sistemas de encendido se los puede comparar junto a los frenos ABS y

las suspensiones activas como uno de los más importantes logros técnicos de la historia

del automóvil.

En fin este encendido desarrollado por Saab, que se denomina SDI (Saab Direct

Ignition), y que además se combina con la inyección de nafta (sistema "Trionic"), es una

revolución tecnológica empleada en los motores modernos y resumiendo se puede decir

que opera de acuerdo a las siguientes características:

Es un sistema capacitivo, que asegura un voltaje de encendido de 40.000

voltios, sin pérdidas de corriente.


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Es completamente computadorizado y no tiene distribuidor, partes móviles o

cables de alta tensión.

El sistema está incorporado en un casete metálico.

Cada bujía dispone de su propia y compacta bobina de encendido de alta potencia.

Los pulsos de alta tensión son controlados por múltiples sensores.

Una microcomputadora controla al proceso de encendido, y ajusta los grados

de avance de acuerdo a una amplia variedad de condiciones de operación.

La combustión es controlada continuamente y en forma individual para cada

cilindro por medio de un registro de la ionización del gas.

En el sistema capacitivo SDI la bobina de encendido requiere menos vueltasque un sistema inductivo, por lo que puede ser más pequeña. En la

instalación SDI el voltaje de encendido se obtiene en un microsegundo, es

decir que es 20 veces más rápido que los encendidos convencionales.10

Fig. 39. Bobina de encendido colocada directamente encima de la bujía y un poco más arriba al circuito electrónicointegrado en el casete.

Formas compactas reubicación del sistema.

Debido al empleo de una bobina por cilindro se elimina el riesgo de pérdidas de

corriente por derivación y problemas en las conexiones. La corriente que llega a las

bobinas del sistema SDI es de unos 400 voltios, y la segunda etapa de 40.000 voltios no

se aplica hasta el momento del encendido. Las bobinas individuales y todos los

10 Encendido. Op.cit www.motor/156.com



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componentes que operan a una tensión superior a los 12 voltios se ubican en un casete

metálico, el que junto con la tapa de cilindros de aluminio provee una efectiva barrera

contra las interferencias de radio. Las conexiones de goma en las bobinas, que se

aplican en las bujías, permiten un rápido desmontaje o colocación del casete.

Fig. 40. Colocación del sistema de encendido directo Saab SDI en la tapa de cilindros. El cartucho o casete integra a:A) Caja metálica. B) Capacitor. Aumenta el voltaje de 12 a 400 V. C) Una bobina por cilindro. Eleva la tensión de

400 V a 40.000 V.

Sensores aplicados.

El sistema SDI incorpora sensores de gran precisión que registran el régimen del motor,

la carga motriz y otros parámetros. Las señales son procesadas en la microcomputadora

digital, y se envían las órdenes a las bobinas de encendido para producir la chispa en el

momento exacto. En este sistema el punto de encendido se mantiene inalterable durante

toda la vida útil del motor. El casete puede ser tocado con las manos durante el

funcionamiento del motor sin riesgos de contacto eléctrico.

Es decir, que los sensores son los mismos al igual que los otros tipos de sistemas

estaticos.

Característica de la función "multichispa".

Otra cualidad del sistema SDI es la "multichispa", que garantiza un arranque seguro de

la planta motriz, incluso con las bujías húmedas, desgastadas o sucias. En cada arranque

del motor, el sistema SDI se programa automáticamente para suministrar un número de

40.000 chispas -aproximadamente 50 en una fracción de segundo- a la próxima bujía en

el orden de encendido.

Esta serie de chispas quema cualquier depósito interno de las bujías. Después que el

motor arranque y al llegar a un régimen de 600 rpm, el SDI conmuta al encendido


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normal, y suministra únicamente una chispa por cilindro y ciclo de operación.

Y si el motor se niega a arrancar de inmediato por alguna razón, el sistema SDI ofrece

otra característica adicional: cuando el conductor gira la llave hacia la posición inicial,

la instalación de encendido suministra una enorme cantidad de chispas -unas 1.000- en

todos los cilindros simultáneamente, después de lo cual el conductor puede tratar de

arrancar el motor nuevamente.11

Fig. 41. Generación de chispas para el avance en frio.

Control del proceso de combustión.

Con el SDI incluso se puede monitorear y ajustar la combustión en cada cilindro en

forma continúa. Esto se logra con la medición de la ionización del gas que se encuentra

entre los electrodos de la bujía. De acuerdo a los resultados obtenidos, la computadora

puede corregir rápidamente el avance al encendido o el suministro de combustible para

evitar, por ejemplo, un fenómeno de detonación.

Fig. 43. Conjuntos del sistema SDI.

Los sistemas de encendido directo como el descrito ocuparán, a medida que crezcan las

exigencias en materia de control de contaminantes y de consumo de combustible, un

lugar destacado en el proyecto de los motores de automóviles destinados al siglo XXI.

Es más, sin ellos resultará imposible cumplir con las disposiciones legales, cada vez

11 Encendido, Op.cit. www.motor/156.com



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más estrictas, que regulen los niveles de emisiones y de gasto de combustible en los

motores que operan de acuerdo al ciclo Otto.


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1

CAPITULO IV.

4. GESTION ELECTRONICA DEL SISTEMA DE ENCENDIDO

DIS.

Este es uno de los más importantes ítems dentro del análisis o recopilación de la

información del sistema de encendido tipo DIS, ya que su funcionamiento se basa

principalmente en la aplicación de la electrónica, que en este caso no solo se utiliza para

este determinado sistema, sino que funciona en conjunto con el sistema de inyección

electrónica y otros del vehículo.

Los elementos que funcionan para los dos sistemas son: la unidad electrónica de control

(ECU) y los sensores, que sin duda, estos últimos conforman la principal fuente de

información que recepta la memoria ROM y RAM del sistema.

Los sensores (CKP, CMP y MAP), reemplazan al ya conocido distribuidor, puesto que

cumplen la misma función pero con mas exactitud y precisión, pero por lo que

sobresalen es que no necesitan tomar contacto con elementos móviles, de la mismamagnitud como lo hacía el distribuidor, sino por el contrario obtienen la información de

funcionamiento del motor de una manera “estática”, si lo podemos llamar de esta forma

a las transformaciones de giro mecánico de los elementos del motor, en señales

eléctricas para luego enviarlas a la ECU.

Todo el funcionamiento electrónico del sistema esta conformado por mapas

cartográficos y curvas de miles de circunstancias de funcionamiento del motor, programadas dentro de la ECU y el modulo de encendido. Cada parámetro medido será

comparado con otro y otro para luego involucrarlo con una proyección de

funcionamiento en un mapa y adoptar las correcciones o permanencias del

accionamiento de los actuadores que en el encendido DIS se entenderían por: bobina,

bujías y válvula de vacío; todo esto se da en el avance al encendido.

En este capitulo se explicará todos los componentes de configuración electrónica queconforman el sistemas de encendido DIS, como son: Sensores, unidad electrónica de


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2

control y modulo de encendido. La explicación que se dará será clara y esquemática sin

análisis de lo complejos circuitos electrónicos que se hallan internamente colocados,

sino que me centrare mucho en el funcionamiento y finalidad que desempeña cada

elemento que, para el punto de vista automotriz es lo mas importante puesto que para un

monitoreo de fallas, a mas de conocer lo básico de la electrónica, se debe saber la

finalidad y principio de funcionamiento de cada elemento, y si presenta alguna

incoherencia en el mismo se lo reemplaza porque casi el cien por ciento de los circuitos

electrónicos vienen sellados.

4.1 Sensores.

Los sensores, también llamados transductores, son dispositivos que recibe voltaje reac-

cionando a una señal, tal como una variación de tensión, temperatura o presión. Los

empleados en el sistema de inyección, son los mismos que se emplean en el sistema

encendido; estos pueden ser sensores del tipo: inductivo, de efecto hall o

piezoeléctricos.

El resto de sensores empleados en el sistema de inyección pueden funcionar bajo otros

principios, pero en este momento lo que nos interesa y vamos a analizar son los

empleados en el encendido tipo DIS.1

Como se mencionó en el primer capitulo dentro de la constitución del sistema de

encendido analizado; existen tres sensores que forman parte fundamental en el

funcionamiento de este encendido, estos son:

Sensor de régimen de giro del motor (CKP) (Crankshaft Position Sensor).

Sensor de posición del árbol de levas (CMP) (Camshaft Position Sensor).

Sensor de presión del múltiple de admisión (MAP) (Multiple Pressure

Admissión).

A parte de estos se podrían tomar otras señales para confirmar las circunstancias de

funcionamiento del motor, estas son: temperatura del motor, detonación de la mezcla

(KS) (KNOCK SENSOR) y cantidad de oxigeno en el escape (sonda lambda). A

1 www.google.com /diccionario de sensores.

http://www.google.com/http://www.google.com/http://www.google.com/http://www.google.com/


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continuación se va ha analizar estos sensores, específicamente nos centraremos en su

principio de funcionamiento, ubicación, constitución y señal eléctrica obtenida.

4.1.1 Sensor de régimen de giro.

Fig. 44. Sensor de régimen de giro.

4.1.1.1 Descripción .

El sensor de régimen de giro y posición del cigüeñal es del tipo inductivo con lo que

esta compuesto de un anillo dentado (o rueda fónica) giratorio, un imán permanente y

una bobina, fijos estos dos. El movimiento de la rueda produce una variación de las

líneas de fuerza que atraviesan la bobina, induciendo una corriente alterna, cuya

frecuencia aumenta con la velocidad del anillo.

4.1.1.2 Ubicación.

Este captador de giro siempre se encuentra sujetado al bloque motor específicamente

muy cerca al volante motor dejando un pequeño entrehierro entre la rueda dentada y la

bobina del sensor.

Fig. 45. Disposición del sensor CKP.


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4

4.1.1.3 Funcionamiento .

El campo magnético del imán permanente es alterado por el paso de los dientes de la

rueda, tal como se indica en la figura inferior.

Muchas ruedas dentadas tienen un faltante de uno o dos dientes a los efectos de

reconocer la posición del cilindro número 1. Durante el giro un diente concentra el flujo

de dispersión del imán. Se produce una intensificación del flujo útil a través de la

bobina. Por el contrario un hueco debilita el flujo magnético. Estos cambios en el flujo

magnético inducen en la bobina una tensión sinusoidal de salida que es proporcional a

la velocidad de las variaciones y, por tanto, al número de revoluciones. La amplitud de

la tensión alterna crece intensamente a medida que aumenta el número de revoluciones

(pocos mV... >100 V). Existe una amplitud suficiente a partir de un número mínimo de

30 revoluciones por minuto.2

Fig. 46. Generación de onda del sensor CKP.

La señal de este sensor es una de las magnitudes más importantes del control electrónico

del encendido, pues permite obtener información para el avance del mismo.

4.1.1.4 Calculo del número de revoluciones.

El número de revoluciones se calcula mediante el intervalo de tiempo entre las señalesdel sensor.

Los cilindros de un motor están desfasados entre sí; después de 2 vueltas de cigüeñal

(720 grados), el primer cilindro inicia otra vez un nuevo ciclo de trabajo. Para saber la

separación de encendido en un motor de 4 cilindros y 4 tiempos, se divide 720 grados

entre el numero de cilindros; en este caso 4 cilindros y tenemos una separación de

2 Bibliografía del curso de graduación, Modulo II, sensores y actuadores.


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5

encendido de 180 grados, es decir, esto aplicado al sensor de revoluciones significa que

debe detectar 30 dientes entre cada encendido.

Posteriormente estas señales son enviadas a la unidad electrónica de control,

específicamente al bloque de conformación de impulsos (CI), para que estas puedan ser

modificadas en forma y amplitud, dejándolas en condiciones que puedan ser procesadas

por los microordenadores, para el análisis de las circunstancias de funcionamiento del

motor y así hacer las correcciones necesarias en el encendido. Posteriormente

mencionare más de esto en la explicación de la UEC.

4.1.2 Sensor de Revoluciones y posición del Árbol de Levas.

Fig. 47. Sensor de posición del árbol de levas.

4.1.2.1 Descripción.

Es un sensor que funciona bajo el principio de funcionamiento de Efecto Hall, el cual es

muy diferente al sensor de tipo inductivo (posición cigüeñal). La señal emitida por él es

de onda cuadrada como se puede ver en la figura.

Fig. 48. Forma de onda tipo Hall.

4.1.2.2 Principio de funcionamiento del sensor Hall

El dispositivo de un circuito Hall consta de:

• Un semiconductor

• Un imán o campo magnético B que incide en el semiconductor

• Una corriente eléctrica IH perpendicular al campo, que es generada por unafuente externa.


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6

El sensor tipo Hall tiene un elemento que es un semiconductor, éste recibe el campo

magnético de un imán permanente cuando entre ambos sólo hay una ventana. Cuando

una de las placas del rotor se interpone no recibe este campo y emite una señal cuadrada

de tensión V .3

Fig. 49. Principio de funcionamiento Hall.

Un cableado de este tipo de sensor tiene tres conductores. Uno de ellos tiene recibe

polarización de la central o de la red del vehículo (5 V ó 12V), otro es masa y el tercero

emite la señal del sensor. A diferencia de los sensores inductivos, este sistema de

generación de pulsos necesita de una polarización para poder generar una señal.

Esquema de funcionamiento del sensor con principio Hall.

Los sensores de efecto hall reales funcionan con un esquema como el siguiente.

Una pastilla de semiconductor es sometida a un campo magnético externo. La

pastilla genera una señal antes mencionada que polariza la base de un transistor. La

señal recogida por el voltímetro es máxima en este caso (se prende el led).

3 Bibliografía.. Op.cit. sensores y actuadores.


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7

Fig. 50. Funcionamiento interno de un sensor Hall.

En la siguiente situación el transistor se hace conductor por lo que circula

corriente y pone el colector a masa. La señal recogida en este momento por el

voltímetro es de mínima.

Fig. 51. Funcionamiento interno de un sensor Hall.

4.1.2.3 Ubicación.

En los sistemas de encendido DIS se lo coloca justo donde antes estaba los

distribuidores en los motores con encendido convencional. Se encuentra al extremo del

árbol de levas, dejando un pequeño entrehierro entre la periferia de la circunferencia y

el sensor.

4.1.2.4 Funcionamiento del sensor CMP.

Con el árbol de levas gira un rotor (7) de forma de rueda de impulsos con dientes,

segmentos o un diafragma con aberturas, éste es de material ferro magnético El circuito

integrado Hall (6) se encuentra entre el rotor y un imán permanente (5) que proporciona

un campo magnético perpendicular al elemento Hall.

Cuando pasa un diente (Z) por delante del elemento sensor atravesado por corriente

(plaquita de semiconductor) del sensor de barra, varía él la intensidad del campo

magnético perpendicularmente al elemento Hall. Por tanto, los electrones impulsados


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8

por el componente longitudinal de una tensión aplicada al elemento son desviados en

mayor grado perpendicularmente al sentido de la corriente.4

Fig. 52. Funcionamiento del sensor CMP.

De este modo se genera una señal de tensión (tensión Hall), en un margen de

milivoltios, independiente de la velocidad relativa entre el sensor y la rueda de

impulsos. El sistema electrónico evaluador incorporado en el circuito integrado Hall del

sensor prepara la señal y la entrega como una señal de salida rectangular.

4.1.2.5 Reconocimiento de las fases del motor para el encendido .

Sobre el árbol de levas existe aplicado un diente de material ferromagnético, que gira

junto con el árbol de levas. Cuando este diente pasa por las plaquitas semiconductoras

atravesadas por corriente del sensor de revoluciones del árbol de levas, su campo

magnético orienta los electrones en las plaquitas semiconductoras, perpendicularmente a

la dirección del paso de la corriente. Se forma así brevemente una señal de tensión(tensión Hall), que comunica a la unidad de control, que el cilindro 1 se encuentra en

este momento en la carrera de compresión.

El árbol de levas gira a la mitad de la velocidad del cigüeñal su posición determina si un

pistón que se mueve hacia el PMS, se encuentra en la carrera de compresión con

encendido sucesivo o en el tiempo de escape. Esta información no puede obtenerse

4 Bibliografía. Op.cit. sensores y actuadores.


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durante el proceso de arranque a partir de la posición del cigüeñal. Por el contrario,

durante el servicio de marcha, la información generada por el sensor del cigüeñal es

suficiente para determinar la posición del motor.5

El árbol de levas está desmultiplicado en una relación de 1:2 respecto al cigüeñal. Su

posición indica si un pistón del motor que se mueve hacia el punto muerto superior se

encuentra en el tiempo de compresión o en el de escape. El sensor de fase junto al árbol

de levas (también llamado transmisor de fase) suministra esta información a la unidad

de control, específicamente al bloque de conformación de impulsos (CI) junto con el de

r.p.m. del cigüeñal.

4.1.3 Sensor de presión del colector (MAP).

Fig. 53. Sensor de presión del colector (MAP).

4.1.3.1 Descripción .

Los sensores de presión y depresión son del tipo analógicos (cristales piezoeléctricos) y

digitales, son muy usados en algunos modelos de inyección de combustible para medir

la depresión del múltiple de admisión (sensores MAP), para las correcciones por altitud

y densidad ambiente, y algunos sistemas para el avance de ignición pues la carga del

5 Sensores. www.km77.com

http://www.km77.com/http://www.km77.com/http://www.km77.com/http://www.km77.com/


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motor es indicativo del avance necesario (junto con las RPM), emplea una resistencia

variable en una capsula con diafragma sometido al vacío por una cara y a la presión del

colector por otra, para registrar la presión absoluta. Esta información es enviada a la

computadora para calcular la carga del motor (el vacío disminuye cuando el motor está

bajo carga y la apertura de la mariposa aumenta). Cuando el motor está bajo carga, el

ordenador puede alterar el avance del encendido y la composición de la mezcla para

mejorar el funcionamiento y las emisiones.

4.1.3.2 Principio de funcionamiento.

Generalmente existen sensores de presión y depresión que cumplen la misma finalidad

pero su configuración y principio de funcionamiento es diferente. El sensor que se va ha

explicar a continuación es uno de los mas usados y es del tipo analógico que funciona

bajo el principio de funcionamiento de cristales piezoeléctricos.

Es un sensor pasivo basado en los cambios que sufre la resistencia (piezorresistivo), de

un compuesto de silicio (material semiconductor), aplicado en forma de película

delgada sobre una superficie de oxido.

Cuando el sensor sufre una deformación de su geometría, se modifica también la

disposición de los átomos y se produce una variación del recorrido de los electrones

libres, resultado de esto se da una variación de su resistencia eléctrica. 6

Fig. 54. Principio de funcionamiento piezoeléctrico.

4.1.3.3 Ubicación.

6 Bibliografía Op.cit. sensores y actuadores.


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Se ubica siempre en el colector de admisión de aire, es una capsula que toma el vacío

del motor por un lado y por otro la presión en el colector, es decir, que sensa las

presiones entre los dos espacios de la mariposa de aceleración dentro del tubo de

admisión.

4.1.3.4 Funcionamiento .

El sensor MAP consta de una cámara donde va dispuesta una membrana que reacciona a

la presión absoluta del colector de admisión, Por encima de la membrana van dispuestas

las resistencias de material piezoeléctrico que forma parte de un circuito de medición.

Cuando la membrana se deforma por acción de la presión reinante en el colector, el

transmisor envía un valor de tensión directamente proporcional a la fase de presión

existente en ese momento (aceleración o carga del motor). Esta información junto con la

de revoluciones es enviada a la unidad electrónica de control para determinar los

parámetros de corrección en al encendido (adelanto o retraso del punto de ignición).

Fig. 55. Esquema de la variación de tensión en función de la presión.

4.1.3.5 Variación de voltaje.

En la figura se representa el elemento electrónico sensible a la deformación mecánica

que constituye internamente el sensor MAP, (el elemento tiene impresa una serie de

resistencias tipo puente de Wheatstone). Cualquier deformación del elemento trae

aparejado una variación de la resistencia eléctrica; esto va ha depender de la presión en

el colector de admisión.


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En estado de equilibrio la señal recogida entre los bornes A y B es nula. En ese caso se

cumple la condición siguiente:

R1 x R2 = R3 x R4

La señal no es nula cuando a todo el conjunto se lo somete a una deformación. En ese

caso la ecuación anterior no se cumple pues una o mas resistencias han variado su valor.

R1 x R2 ≠ R3 x R4

En este caso el puente está en desequilibrio y esta variación de tensión es acogida por la

unidad electrónica de control.

Fig. 56. Variación de la resistencia (sensor piezoeléctrico analógico).

A estos conjuntos variables se los llama extensómetros y por lo general se los fabrica

impresos en una delgada película deformable.

La señal que brinda este sensor es analógica por lo que en la unidad electrónica de

control ingresa al bloque de conversión analógica digita (A/D) debido a su variación de

tensión. Mas adelante en la explicación de la UEC se indica que es lo que hace este

bloque.


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Fig. 57. Curva de tensión de un sensor MAP analógico.

4.1.4 Sensor de temperatura del motor.

Fig. 58. Sensor de temperatura del refrigerante.

4.1.4.1 Descripción.

Este sensor es un termistor de resistencia variable que cambia su resistencia cuando la

temperatura del refrigerante cambia. La señal de salida del sensor es registrada por la

computadora del motor para regular varias funciones: cantidad inyectada con el motor

frío, avance del encendido, emisiones y para hacer girar el ventilador del radiador con

el motor caliente.

Existen varios sensores de temperatura, para ubicarlos en varios lugares, sean estos:

En el circuito del liquido refrigerante, para poder determinar la temperatura del

motor a partir de la temperatura del liquido refrigerante.

En el canal de admisión para medir la temperatura del aire aspirado.

En el aceite del motor para medir la temperatura del aceite (opcional).

En el retorno del combustible para medir la temperatura del combustible

(opcional).


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El sistema de encendido DIS toma la señal del termistor para el líquido refrigerante, que

es el que indica la temperatura del motor, y estos valores se comparan con los existentes

en mapas cartográficos de encendido para que la UEC tome cualquier corrección.

Principio de funcionamiento.

Los sensores tienen una resistencia dependiente de la temperatura:

• Tipo NTC: Coeficiente de temperatura negativo - la resistencia del mismo disminuye

a medida que la temperatura aumenta. La mayor parte de los sensores de temperatura

son de este tipo.

• Tipo PTC: se comportan de manera exactamente inversa al NTC.

La conversión de la resistencia eléctrica en una tensión analógica se realiza casi siempre

mediante el complemento de una resistencia térmicamente neutra o de sentido opuesto,

formando un divisor de tensión (efecto linealizador).7

Fig. 59. Variación de resistencia en el sensor de temperatura.

4.1.4.2 Ubicación.

Este sensor está montado en la culata del motor, en contacto con el circuito del líquido

refrigerante con el fin de determinar la temperatura del motor a partir de la temperatura

del refrigerante (campo de medición - 40...+130 °C).

4.1.4.3 Estructura y funcionamiento.

Existen sensores de temperatura de distintas formas constructivas, según su campo de

aplicación. Dentro de un cuerpo hay montada una resistencia termosensible de

medición, de material semiconductor. Normalmente tiene ella un coeficiente de

temperatura negativo (NTC), es decir, que su resistencia disminuye o aumenta

drásticamente al subir la temperatura.

7 Bibliografía curso de graduación. Modulo I. Inyección electronica.


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Fig. 60. Constitución interna de un sensor de temperatura.

La resistencia de medición forma parte de un circuito divisor de tensión alimentado con

5 V. La tensión que se mide en la resistencia depende, por tanto, de la temperatura. Ésta

se lee a través de un convertidor analógico-digital y es una medida de la temperatura del

sensor. La unidad de control del motor tiene almacenada una curva característica que

indica la temperatura correspondiente a cada valor de resistencia o tensión de salida.

Fig. 61. Funcionamiento del sensor de Temperatura.

4.1.5 Sensor de Oxigeno (sonda lambda).

Fig. 62. Sensor de oxigeno (sonda lambda).

8/16/2019 Contru

Contruccion de Un Sistema de Encendido DIS}

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