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Leonidas Pailiacho Y.
EL CIRCUITO DE ENCENDIDO DEL AUTOMÓVIL
Generalidades
Cuando se inventó el primer motor a gasolina, la primera dificultad en la que se
vieron los constructores fue la de proporcionar un sistema adecuado para que la mezcla
comprimida en el cilindro fuera combustionada por algún medio; se probaron muchos
procedimientos, todos sin resultados positivos, hasta el momento en que se dio la
solución con el encendido por "chispa eléctrica''. Esta chispa debía ser producida
exteriormente por algún medio para que sea capaz de inflamar la mezcla dentro de la
cámara de combustión.
Son los tipos de encendido por magneto primeramente y luego por batería los
que han dado resultados verdaderamente favorables y es el último de estos que se
utiliza hasta el momento para el circuito de encendido automotriz; a este sistema se lo
ha ido perfeccionando y estas ligeras modificaciones han servido para complementar su
eficacia.
Principio de funcionamiento
Para obtener una chispa adecuada en los electrodos de la bujía dentro de la
cámara de combustión necesitamos transformar la baja tensión de la batería en el
encendido y del generador de corriente (dínamo, alternador o magneto) en una tensión
suficientemente alta para que exista salto de la chispa desde el electrodo central hacía el
de masa, venciendo la enorme resistencia que ofrece la presión de la compresión y la
distancia entre los contactos, es por esto que se necesita de un transformador de
corriente (bobina de encendido), que eleva la tensión de la fuente de energía (batería o
generador) de 6, 12 y 24 voltios a la tensión de encendido, es decir desde 6.000 basta
30.000 voltios o mucho más.
Como se entenderá la corriente continua (de la batería) no se la puede
transformar solamente conectando el transformador (bobina) como en el caso de la
corriente alterna, sino que se necesita de una interrupción del bobinado primario o
de la corriente primaria en la bobina; esta interrupción la realizan los contactos
del ruptor (platinos).
Estos contactos del ruptor deben estar comandados por el motor a combustión,
para que logre interrumpir la tensión primaria el número de veces que el motor lo
necesita (según el número de cilindros) en el momento oportuno (punto de encendido)
y en el orden de encendido del motor, es decir en el orden que trabajan los cilindros
estas funciones las realiza el distribuidor de encendido, el cual va acoplado en forma
sincronizada con el motor a combustión.
Elementos del circuito
En el esquema anterior pueden verse los elementos indispensables en el circuito,
los cuales con ligeras modificaciones de uno u otro tipo, cumplen con el objetivo
previsto: "formar un arco voltaico (chispa) en la cámara de combustión".
Podemos enumerarlos de la siguiente manera:
Fuente de energía
Todo automotor viene provisto de un elemento capuz de abastecer energía
eléctrica; la mayoría de los vehículos modernos poseen un acumulador (batería) o en
su defecto poseen un generador de corriente (magneto), que proporciona de la energía
eléctrica necesaria para dotar al circuito "primario" de encendido.
Interruptor de encendido y arranque.
La tensión de la fuente de energía debe dirigirse hacia el transformador de
corriente (bobina de encendido), pero necesitarnos para ello de, un elemento que nos
permita conectar y desconectar el circuito a voluntad. Este es el interruptor de
encendido y generalmente va accionado por una llave, como puede verse en la figura.
Resistencia anterior a la bobina
Después de muchos estudios y pruebas se ha llegado a incorporar al circuito de,
encendido una preresistencia, que conectada entre el interruptor de encendido y la
bobina, cumple con la importante función de evitar la "contraindución", producida en la
bobina y de esta manera mejora notablemente la chispa en las bujías
Bobina de encendido.
Como ya se ha aclarado anteriormente, la bobina de encendido es un
transformador de la corriente primaría de la batería, en alta tensión necesaria en la
cámara de combustión (bujía).
Está constituida de un bobinado primario de alambre grueso y de relativamente
pocas vueltas, colocado anteriormente para facilidad de refrigeración; de un bobinado
secundario, de miles de vueltas y alambre muy fino, arrollado dentro del primario; los
dos bobinados van arrollados alrededor de un núcleo de hierro laminado, quien se
encarga de concentrar el campo magnético creado.
Todos estos elementos se encuentran alojados dentro de una carcasa protectora,
llena de aceite refrigerante y en su parte superior está sellada con una tapa de material
aislante, en la cual se encuentran los bornes de conexión.
Distribuidor de encendido
Es un elemento bastante complejo, que realiza tres funciones indispensables al
mismo tiempo, interrumpe la tensión primaria de la batería para poder transformarla,
regula automáticamente el punto de encendido del motor y distribuye la alta tensión de
la bobina hacia las bujías según el orden de encendido.
La primera función, es decir la interrupción de la tensión primaria lo realizan los
contactos del ruptor (platinos) comandados por el eje del distribuidor; este eje posee
tantas levas como número de cilindros posee el motor, es decir que el número de
“chispazos” depende del número de levas que posee el eje del distribuidor.
Para la regulación automática del punto de encendido la mayoría de los
distribuidores modernos poseen dos sistemas el avance “neumático” que según la
succión (carga) del motor se encarga de adelantar o retrasar el punto de encendido dado
por la chispa de encendido tiene que inflamar la mezcla en el momento oportuno para
que la presión máxima de la combustión tenga lugar en el instante posterior al punto
muerto superior y el avance “centrífugo” que realiza la misma función pero en
dependencia del numero de revoluciones del motor. El avance neumático lo compone
una cápsula de diafragma, que se encarga de hacer girar el porta contactos en sentido
contrario al giro del eje (en caso de adelanto) y el avance centrifugo está compuesto de
dos contrapesos, los mismo que son empujados dando hacia fura por la fuerza
centrifuga conforme aumenta el número de revoluciones un giro adicional al giro del
eje de las levas del distribuidor.
La última función indicada lo realiza el repartidor de alta tensión (rotor), el cual
va sincronizado en el mismo eje del distribuidor y reparte la alta tensión producida en
la bobina hacia los contactos en la tapa del distribuidor y de ellos por medio de los
cables a las bujías en la cámara de combustión,
Bujías de encendido
Es tal vez el elemento que está expuesto a los mayores esfuerzos de todo el
sistema, ya que debe soportar las altas temperaturas de la cámara de combustión y la
alta tensión, producida en la bobina, es por eso que en su fabricación se han tomado
muchos factores en cuenta.
La bujía de encendido está constituida esencialmente de un material cerámico
de alta resistencia, recubierto de un cuerpo metálico y entre ellos van colocados los dos
electrodos (central y de masa) entre los cuales se produce el arco voltaico necesario
(chispa).
Funcionamiento del circuito
Como ya hemos analizado a cada uno de los elementos, podemos darnos cuenta
con mayor facilidad del funcionamiento de sistema.
Decimos entonces que la tensión de la batería atraviesa por el interruptor de
encendido y luego de pasar la preresistencia colocada antes de la bobina entra a su
borne positivo (15). La corriente circula a través del bobino primario, sale por el borne
negativo (1) hacia los contactos del ruptor y al condensador, quienes están conectados
en paralelo a la carrocería (a masa), cerrándose el circuito primario, en este momento se
forma un gran campo magnético en el bobinado primario, cargándose al mismo tiempo
el condensador, quien se encarga de acumular la corriente que va a masa y al mismo
tiempo de proteger los contactos del ruptor.
El instante en el cual son impulsados los contactos por una de las levas del eje
del distribuidor se interrumpe el campo magnético producido en el bobinado primario;
al interrumpirse el campo magnético en este bobinado, automáticamente se induce una
alta tensión en el bobinado secundario, justamente por la relación del número de espiras
entre ellos y esta alta tensión se dirige hacia el contacto central de la tapa del
distribuidor, de donde será dirigido por medio del repartidor hacía las respectivas
bujías, según el orden de encendido del motor.
Como se había indicado, el condensador acumula la tensión primaria, la cual es
entregada de retorno a la bobina en el momento que los contactos son abiertos; este
retorno de corriente al bobinado primario multiplica aún más la alta tensión producida y
justamente es el condensador el encargado de formar un cierto número de oscilaciones
de carga y descarga, las mismas que producen la inducción y la contrainducción
necesarias para el arco voltaico en las bujías.
SISTEMA DE ENCENDIDO POR BATERIA
Tiene la función de suministrar la energía eléctrica de alta tensión a las bujías de
encendido para formar un arco voltaico (chispas) entre sus electrodos e inflamar la
mezcla aire combustible, para el funcionamiento del motor.
Esa tensión depende de muchos factores, como:
 Desgaste de las bujías (abertura de los electrodos).
 Resistencia de los cables de encendido.
 Resistencia del rotor del distribuidor.
 Distancia entre la salida de alta tensión del rotor y los terminales de la tapa del
distribuidor.
 Punto de encendido (tiempo del motor).
 Compresión de los cilindros.
 Mezcla aire/combustible.
 Temperatura del motor.
Hay entre la mayoría de los mecánicos una cierta confusión en lo que se refiere a la
tensión generada por la bobina.
Muchos piensan que cuanto más potente fuera la bobina, mayor será la chispa. ¡Eso
es un tremendo error!
En realidad, no es la bobina que manda la energía que el sistema de encendido lo
solicita o necesita.
Esa solicitud de energía (demanda de tensión de encendido) depende de los ítems
mencionados arriba.
El sistema de encendido se compone de las siguientes partes:
1. Batería
2. Interruptor de encendido (switch)
3. Bobina de encendido
4. Distribuidor de encendido (ruptor, condensador, tapa, rotor)
5. Cables de alta tensión
6. Bujías de encendido
Funcionamiento:
Una vez que giramos la llave de contacto a posición de contacto el circuito
primario es alimentado por la tensión de batería, el circuito primario está formado por
el arrollamiento primario de la bobina de encendido y los contactos del ruptor que
cierran el circuito a masa, con los contactos del ruptor cerrados la corriente eléctrica
fluye a masa a través del arrollamiento primario de la bobina, de esta forma se crea en
la bobina un campo magnético en el que se acumula la energía de encendido.
Cuando se abren los contactos del ruptor la corriente de carga se deriva hacia el
condensador que está conectado en paralelo con los contactos del ruptor, el
condensador se cargara absorbiendo una parte de la corriente eléctrica hasta que los
contactos del ruptor estén lo suficientemente separados evitando que salte un arco
eléctrico que haría perder parte de la tensión que se acumulaba en el arrollamiento
primario de la bobina, este modo de funcionar, perfeccionado por el montaje del
condensador, que la tensión generada en el circuito primario de un sistema de
encendido puede alcanzar momentáneamente algunos centenares de voltios.
Debido a que la relación entre el número de espiras del bobinado primario y
secundario es de 100/1 aproximadamente se obtienen tensiones entre los electrodos de
las bujías entre 10 y 15000 Voltios.
Una vez que tenemos la alta tensión en el secundario de la bobina esta es
enviada al distribuidor a través del cable de alta tensión que une la bobina y el
distribuidor.
Una vez que tenemos la alta tensión en el distribuidor pasa al rotor que
gira en su interior y que distribuye la alta tensión a cada una de las bujías.
En la figura inferior se han representado las variaciones de corriente y tensión
(primaria y secundaria de sus circuitos correspondientes) en función del tiempo, en la
curva correspondiente a la corriente primaria, pueden verse las oscilaciones y los
cambios de sentido de esta en el momento de abrirse los contactos del ruptor, las
mismas oscilaciones se producen en la tensión primaria, en la curva correspondiente a
la tensión secundaria, pueden observarse el máximo valor alcanzado por la tensión de
encendido y la subida brusca de la misma (aguja de tensión), para descender también
bruscamente al valor de inflamación, en un cortísimo espacio de tiempo, la tensión de
inflamación es ondulada, debido a las variaciones de flujo en el primario, la duración
de la chispa supone un corte espacio de tiempo en que los contactos del ruptor
permanecen abiertos.
El distribuidor
Es el elemento más complejo y que mas funciones cumple dentro de un sistema
de encendido.
El distribuidor reparte el impulso de alta tensión de encendido entre las
diferentes bujías, siguiendo un orden determinado (orden de encendido) y en el instante
preciso.
Funciones:
Abrir y cerrar a través del ruptor el circuito que alimenta el arrollamiento
primario de la bobina.
Distribuir la alta tensión que se genera en el arrollamiento secundario de la
bobina a cada una de las bujías a través del rotor y la tapa del distribuidor.
Avanzar o retrasar el punto de encendido en función del número de
revoluciones y de la carga del motor, esto se consigue con el sistema de avance
centrífugo y el sistema de avance por vacío respectivamente.
El movimiento de rotación del eje del distribuidor le es transmitido a través del
árbol de levas del motor.
El distribuidor lleva un acoplamiento al árbol de levas que impide en el mayor
de los casos el erróneo posicionamiento.
El distribuidor tiene en su parte superior una tapa de material aislante en la que
están labrados un borne central y tantos laterales como cilindros tengan el motor, sobre
el eje que mueve la leva del ruptor se monta el rotor o dedo distribuidor, fabricado en
material aislante similar al de la tapa, en la parte superior del rotor se dispone una
lámina metálica contra la que se aplica el carboncillo empujado por un muelle, ambos
alojados en la cara interna del borne central de la tapa, la distancia entre el borde de la
lamina del rotor y los contactos laterales es de 0,25 a 0,50 mm., tanto el rotor como la
tapa del distribuidor, solo admiten una posición de montaje, para que exista en todo
momento un perfecto sincronismo entre la posición en su giro del rotor y la leva.
Con excepción del ruptor de encendido, todas las piezas del distribuidor están
prácticamente exentas de mantenimiento.
Tanto la superficie interna como externa de la tapa del distribuidor está
impregnada de un barniz especial que condensa la humedad evitando las derivaciones
de corriente eléctrica así como repele el polvo para evitar la adherencia de suciedad que
puede también provocar derivaciones de corriente.
La interconexión eléctrica entre la tapa del distribuidor y la bobina, así como la
salida para las diferentes bujías, se realiza por medio de cables especiales de alta
tensión, formados en general por un hilo de tela de nylon impregnada en carbón,
rodeada de un aislante de plástico de un grosor considerable, la resistencia de estos
cables es la adecuada para suprimir los parásitos que afectan a los equipos de radio
instalados en los vehículos.
El ruptor
El ruptor también llamado "platinos" es un contacto que corta o permite el paso
de la corriente eléctrica a través de la bobina, la apertura o cierre del ruptor es
provocado por una leva accionada por el eje del distribuidor, con el cual esta
sincronizado para que la apertura de contactos y salto de chispa se produzca a cada
cilindro en el momento oportuno.
Los ruptores utilizados en la actualidad, pese a la calidad de sus materiales (los
contactos son de tungsteno), solamente soportan corrientes de hasta 5 A.
El ruptor en su funcionamiento provoca que salte entre sus contactos un arco
eléctrico que contribuye a quemarlos, transfiriendo metal de un contacto a otro, en la
figura se ve la disgregación de los puntos de contacto del ruptor; los iones positivos son
extraídos del contacto móvil (positivo) creando huecos y depositando el material al
contacto fijo (negativo) formando protuberancias.
La forma de la leva es la de un polígono regular: cuadrada (para motor de 4
cilindros), hexagonal (para motor de 6 cilindros), octogonal (para motor de 8 cilindros),
etc. con sus vértices redondeados, los cuales según la forma de su vértice, determina el
ángulo de apertura y cierre de los contactos del ruptor. Como en cada revolución de
leva (360º de giro) tiene que abrir y cerrar los contactos del ruptor tantas veces como
cilindros tenga el motor, el numero de vértices de la leva estará en función del número
de cilindros, lo cual determina el ángulo disponible (¿), durante el cual se debe
efectuarse un ciclo de funcionamiento de la bobina.
El ángulo disponible (¿) es el resultado de dividir 360º entre el número de
cilindros del motor, para un motor de 4 cilindros tenemos un ángulo disponible (¿) de
90º, este ángulo a su vez se divide en dos ángulos:
 El ángulo de cierre es el determinado por el cierre de los contactos del ruptor.
 El ángulo de apertura es el determinado por la apertura de los contactos del
ruptor.
Ambos ángulos están íntimamente ligados en el funcionamiento del circuito de
encendido, ya que durante el tiempo de cierre la corriente primaria esta excitando el
núcleo de la bobina para crear el campo magnético inductor; por lo tanto cuanto mayor
es el tiempo de cierre, mayor será la tensión que se induce en el secundario de la bobina
por lo tanto mayor será la alta tensión que se genera, por otra parte, al ser menor el
tiempo de apertura, la variación de flujo es más rápida y, por tanto, también la alta
tensión generada en el secundario.
No obstante, estos ángulos guardan cierta relación en sus límites máximos, ya que,
si un ángulo de cierre es demasiado grande, el ángulo de apertura puede no ser
suficiente (teniendo en cuenta el número de revoluciones del motor), para dar tiempo a
que salte la chispa entre los electrodos de la bujía.
Los valores de estos ángulos, en función del número de cilindros y forma de la leva,
suelen estar comprendidos en estos valores aproximados:
Ángulo de
cierre
8 cilindros
6 cilindros
4 cilindros
Ángulo de
apertura
8 cilindros
6 cilindros
4 cilindros
360/8 - 27 = 18º
360/6 - 38 = 22º
360/4 - 32 = 32º
Ángulo
disponible
4 cilindros
6 cilindros
8 cilindros
90º
60º
45º
valor
aproximado
27º
38º
58º
Un valor a tener en cuenta que viene reflejado en las características del vehículo
de los manuales de reparación es el valor medio de tiempo de cierre de contactos
conocido como "Dwell". Se define como la fracción de tiempo en que los contactos del
ruptor permanecen cerrados con respecto al ángulo disponible (*).
El valor "Dwell" depende del ángulo disponible (*) debido a que cuanto mayor
numero de cilindros tiene el motor, menor será el tiempo de cierre para los contactos
del ruptor, también depende de la distancia de separación de los contactos.
Si la apertura es excesiva, se retrasara el tiempo de cierre y una apertura escasa
puede dar lugar a que estos no se abran debido a la velocidad de los motores actuales.
Para finalizar el valor "Dwell" depende del número de revoluciones por minuto
(r.p.m.) del motor, ya que a mayor número de revoluciones el tiempo disponible de
apertura y cierre de contactos es menor.
Estos efectos indican la importancia que tiene un buen reglaje de platinos, cuya
separación debe oscilar entre 0,4 y 0,45 mm.
Un elemento que va siempre asociado con el ruptor es el condensador (en los
encendidos con ayuda electrónica se suprime), al acoplar en paralelo el condensador
con los contactos del ruptor, la corriente inducida al abrirse los contactos no salta a
través de ellos, sino que será absorbida por el condensador para cargarse, a su vez
devuelve durante el periodo de cierre de los contactos la energía absorbida al circuito,
compensando la energía perdida durante la apertura de los contactos, por tanto la
misión del condensador en el circuito de encendido es doble:
 Proteger los contactos del ruptor, absorbiendo el arco eléctrico que se forma
durante la apertura de los mismos.
 Al evitar el arco eléctrico, se consigue una más rápida interrupción del circuito
primario de la bobina, con lo cual la tensión inducida en el secundario alcanza
valores más elevados.
Otra cuestión a tener en cuenta para garantizar una larga vida a los contactos de
ruptor, viene relacionado con el valor de la capacidad del condensador.
El valor de la capacidad del condensador viene a ser del orden de 0,2 a 0,3
microfaradios, en el caso de poner un condensador de mayor o menor capacidad de la
preconizada por el fabricante, se notara en la forma de disgregarse los contactos como
se ve en la figura.