SISTEMA DE ENCENDIDO DIS

SISTEMA DE ENCENDIDO DIS (Direct Ignition Sistem)

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. Ademas la utilización del sistema DIS tiene las siguientes ventajas:

- Tiene un gran control sobre la generación de la chispa ya que hay mas tiempo para que la bobina genere el suficiente campo magnético para hacer saltar la chispa que inflame la mezcla. Esto reduce el numero de fallos de encendido a altas revoluciones en los cilindros por no ser suficiente la calidad de la chispa que impide inflamar la mezcla.

- 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.

En un principio se utilizaron las bobinas dobles de encendido (figura de abajo) pero se mantenían los cables de alta tensión como vemos en la figura (derecha). A este encendido se le denomina: sistema de encendido sin distribuidor o tambien llamado encendido "estático".

Esquema de un sistema de encendido sin distribuidor para un motor de 4 cilindros

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 del anterior aunque los dos eliminen el uso del distribuidor.

Esquema de un sistema de encendido directo para motor de 4 cilindros. 1.- Módulo de alta tensión 2.- Modulo de encendido, unidad electrónica. 3.- Captador posición-régimen. 4.- Captador de presión absoluta. 5.- Batería. 6.- Llave de contacto. 7.- Minibobina de encendido. 8.- Bujías.

Se diferencian dos modelos a la hora de implantar este ultimo sistema:

- Encendido independiente: utiliza una bobina por cada cilindro.

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

- Encendido simultáneo: 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.

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

A este sistema de encendido se le denomina también de "chispa perdida" debido a que salta la chispa en dos cilindros a la vez, 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. 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 no se aprovecha debido a que se produce en el cilindro que se encuentra en la carrera de final de "escape".

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.

Las bujías utilizadas en este sistema de encendido son de platino sus electrodos, por tener como característica este material: su estabilidad en las distintas situaciones de funcionamiento del motor.
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 mas 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. 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.

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

El "igniter" o modulo de encendido será diferente según el tipo de encendido, siempre dentro del sistema DIS, y teniendo en cuenta que se trate de encendido:

"simultáneo"

Modulo de encendido: 1.- circuito prevención de bloqueo; 2.- circuito señal de salida IGF;
3.- circuito detección de encendido; 4.- circuito prevención de sobrecorrientes.

"independiente".

Modulo de encendido: 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 de corriente constante.

Existe una evolución a los modelos de encendido estudiados anteriormente y es el que integra la bobina y el modulo de encendido en el mismo conjunto.

Su esquema eléctrico representativo seria el siguiente:

Las bobinas de encendido utilizadas en el sistema DIS son diferentes según el tipo de encendido para el que son aplicadas.

"simultáneo"

Las dos imágenes son el mismo tipo de bobina de encendido, con la diferencia de que una es mas alargada que la otra para satisfacer las distintas característica constructivas de los motores.

"independiente"

La bobina de este sistema de encendido utiliza un diodo de alta tensión para un rápido corte del encendido en el bobinado secundario.

Bobina y modulo de encendido integrados en el mimo conjunto.

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

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.

Inyeccion Electrica

Este es un sistema que reemplaza el carburador en los motores a gasolina, su introducción se debió a un aumento en las exigencias de los organismos de control del medio ambiente para disminuir las emisiones de los motores.

Su importancia radica en su mejor capacidad respecto al carburador para dosificar el combustible y crear un mezcla aire / combustible, muy próxima a la estequiométrica (14,7:1 para la gasolina), lo que garantiza una muy buena combustión con reducción de los porcentajes de gases tóxicos a la atmósfera. La relación estequiométrica es la proporción exacta de aire y combustible que garantiza una combustión completa de todo el combustible.

La función es la de tomar aire del medio ambiente, medirlo e introducirlo al motor, luego de acuerdo a esta medición y conforme al régimen de funcionamiento del motor, inyectar la cantidad de combustible necesaria para que la combustión sea lo más completa posible.

Consta de fundamentalmente de censores, una unidad electrónica de control y actuadores o accionadores.

El funcionamiento se basa en la medición de ciertos parámetros de funcionamiento del motor, como son: el caudal de aire, la temperatura del aire y del refrigerante, el estado de carga (sensor PAM), cantidad de oxígeno en los gases de escape (sensor EGO o Lambda), revoluciones del motor, etc., estás señales son procesadas por la unidad de control, dando como resultado señales que se transmiten a los accionadores (inyectores) que controlan la inyección de combustible y a otras partes del motor para obtener una combustión mejorada.

El sensor PAM (Presión absoluta del Múltiple) indica la presión absoluta del múltiple de admisión y el sensor EGO (Exhaust Gas Oxigen) la cantidad de oxígeno presente en los gases de combustión.

Este sistema funciona bien si a régimen de funcionamiento constante se mantiene la relación aire / combustible cercana a la estequiométrica, esto se puede comprobar con un análisis de los gases de combustión, pero al igual que los sistemas a carburador, debe proveer un funcionamiento suave y sin interrupciones en los distintos regímenes de marcha.

Estos sistemas tienen incorporado un sistema de autocontrol o autodiagnóstico que avisa cuando algo anda mal, además existe la posibilidad de realizar un diagnóstico externo por medio de scanners electrónicos que se conectan a la unidad de control de inyección y revisan todos los parámetros, indicando aquellos valores que estén fuera de rango.

La detección de fallas debe realizarla personal especializado en estos sistemas y deben contar con herramientas electrónicas de diagnóstico también especiales para cada tipo de sistema de inyección.

La reparación de estos sistemas se limita al reemplazo de los componentes fallados, generalmente los que el diagnóstico electrónico da como defectuosos.

Los sistemas de inyección electrónicos no difieren de los demás, respecto a las normas de seguridad ya que manipula combustible y/o mezclas explosivas. Lo mismo para el cuidado del medio ambiente, se debe manipular con la precaución de no producir derrames de combustible.

Inyeccion Electrica

Este es un sistema que reemplaza el carburador en los motores a gasolina, su introducción se debió a un aumento en las exigencias de los organismos de control del medio ambiente para disminuir las emisiones de los motores.

Su importancia radica en su mejor capacidad respecto al carburador para dosificar el combustible y crear un mezcla aire / combustible, muy próxima a la estequiométrica (14,7:1 para la gasolina), lo que garantiza una muy buena combustión con reducción de los porcentajes de gases tóxicos a la atmósfera. La relación estequiométrica es la proporción exacta de aire y combustible que garantiza una combustión completa de todo el combustible.

La función es la de tomar aire del medio ambiente, medirlo e introducirlo al motor, luego de acuerdo a esta medición y conforme al régimen de funcionamiento del motor, inyectar la cantidad de combustible necesaria para que la combustión sea lo más completa posible.

Consta de fundamentalmente de censores, una unidad electrónica de control y actuadores o accionadores.

El funcionamiento se basa en la medición de ciertos parámetros de funcionamiento del motor, como son: el caudal de aire, la temperatura del aire y del refrigerante, el estado de carga (sensor PAM), cantidad de oxígeno en los gases de escape (sensor EGO o Lambda), revoluciones del motor, etc., estás señales son procesadas por la unidad de control, dando como resultado señales que se transmiten a los accionadores (inyectores) que controlan la inyección de combustible y a otras partes del motor para obtener una combustión mejorada.

El sensor PAM (Presión absoluta del Múltiple) indica la presión absoluta del múltiple de admisión y el sensor EGO (Exhaust Gas Oxigen) la cantidad de oxígeno presente en los gases de combustión.

Este sistema funciona bien si a régimen de funcionamiento constante se mantiene la relación aire / combustible cercana a la estequiométrica, esto se puede comprobar con un análisis de los gases de combustión, pero al igual que los sistemas a carburador, debe proveer un funcionamiento suave y sin interrupciones en los distintos regímenes de marcha.

Estos sistemas tienen incorporado un sistema de autocontrol o autodiagnóstico que avisa cuando algo anda mal, además existe la posibilidad de realizar un diagnóstico externo por medio de scanners electrónicos que se conectan a la unidad de control de inyección y revisan todos los parámetros, indicando aquellos valores que estén fuera de rango.

La detección de fallas debe realizarla personal especializado en estos sistemas y deben contar con herramientas electrónicas de diagnóstico también especiales para cada tipo de sistema de inyección.

La reparación de estos sistemas se limita al reemplazo de los componentes fallados, generalmente los que el diagnóstico electrónico da como defectuosos.

Los sistemas de inyección electrónicos no difieren de los demás, respecto a las normas de seguridad ya que manipula combustible y/o mezclas explosivas. Lo mismo para el cuidado del medio ambiente, se debe manipular con la precaución de no producir derrames de combustible.

Sistema de Encendido Hall

Además del encendido transistor izado con mando de contactos existe también la versión de encendido transistor izado con sistema de producción mediante transductor Hall.

En esta versión el ángulo de cierre es determinado por la forma del rotor en el distribuidor de encendido.

Efecto Hall
Los electrones que se mueven en un conductor a través de las líneas de fuerza de un campo magnético se desvían en el sentido perpendicular a la dirección de la corriente y del campo magnético. Por lo tanto los electrones excederán en A1 y faltarán en A2 (Fig. 17); esto significa que existe una tensión Hall entre A1 y A2.

Fig. 17: efecto Hall B Densidad del flujo del campo magnético IH Corriente Hall IV Corriente de alimentación UH Tensión Hall d Espesor

Este denominado efecto Hall es muy fuerte en los semiconductores.
El árbol del distribuidor de encendido gira y mueve el rotor, por lo que los diafragmas pasan sin tener contacto a través del entrehierro de la barrera magnética (Fig. 18).

Fig. 18: transductor Hall 1 Diafragma de ancho b 2 Piezas conductoras de hierro maleable magnético con magneto permanente 3 Circuito Integrado Hall 4 Entrehierro UH Señal del transductor Hall (tensión)

Cuando el entrehierro está libre, el campo magnético atraviesa el circuito integrado (IC) y el estrato Hall.
La intensidad del flujo magnético B es muy alta en el estrato Hall, y la tensión Hall U_H alcanza su máximo.
El circuito integrado Hall está excitado.
Cuando el diafragma entra en el entrehierro, absorbe la mayor parte del flujo magnético quitándosela en el circuito integrado.
La intensidad del flujo magnético en el estrato Hall se reduce hasta un pequeño resto procedente del campo de dispersión. La tensión U_H alcanza su mínimo.

Distribuidor de encendido con Transductor Hall
El transductor Hall está en el distribuidor de encendido (figura 19).
La barrera magnética está montada en la placa de soporte móvil.
El circuito integrado Hall se encuentra en un soporte de cerámica y es introducido como un dispositivo de material plástico con una de las piezas conductoras para protegerse contra la humedad, la suciedad y los daños mecánicos.
Las piezas conductoras y el rotor con diafragmas están hechos de material magnético maleable.

Fig. 19: distribuidor de encendido con transductor Hall
1 Diafragmas
2 Barrera magnética
3 Pieza como conductor
4 Entrehierro
5 Hall ( I.C.)
6 Cable transductor
7 Árbol distribuidor
8 Placa de soporte
9 Carcasa distribuidora
10 Cepillo giratorio

El número de diafragmas corresponde al número de cilindros.
El ancho L de los diafragmas determina el ángulo de cierre de este sistema de encendido.

El ángulo de cierre por esta razón permanece constante por toda la duración del transductor Hall y no debe grabarse más.
El principio de funcionamiento y la fabricación del transductor Hall permiten regular el encendido en el motor parado, si se ha previsto la desconexión de la corriente de reposo.
la señal enviada por una barrera Hall al distribuidor de encendido corresponde, por lo que concierne al contenido de la información, a la señal de un contacto del ruptor de encendido.
En un caso el ángulo de cierre es determinado por la leva de encendido, mientras que el otro caso la tasa de pulsaciones es determinada por el diafragma del rotor.

Regulación de la corriente y del ángulo de cierre
Una versión más sofisticada, del encendido transistorizado con un sistema de producción mediante el transductor Hall, prevé el uso de una central electrónica que regula automáticamente el ángulo de cierre.
Una limitación suplementaria de la corriente con una bobina de encendido particularmente potente hace que esta versión tenga un sistema de encendido con potencia elevada.
Los sistemas de encendido con alta potencia funcionan con bobinas de encendido que se cargan con mucha rapidez.
Una bobina de encendido con carga rápida no puede funcionar con un ángulo de cierre fijo.
Una regulación del ángulo de cierre (en efecto se trata de la regulación de la duración de cierre, ya que la duración de carga de la bobina es una función del tiempo), por esta razón es necesaria para minimizar la pérdida de potencia sobre el estadio final (transistor) y para regular el ángulo de cierre adapto.
Ya que en la técnica analógica las operaciones de regulación pueden llevarse a cabo desplazando simplemente los valores umbrales de la tensión, la señal rectangular del transductor Hall se convierte fundamentalmente en una señal de rampas (fig. 20).

Fig.20: elaboración de la señal del transductor Hall UH Señal del trasductor Hall (tensión) UG Tensión Hall transformada UR Tensión con rampas (estadio formador de impulsos) INS Punto de introducción de la corriente primaria y de inicio del ángulo de cierre S Ángulo de cierre T Tiempo de conducción del estadio final t Tiempo de limitación de la corriente

La tasa de pulsación del transductor Hall corresponde, entre dos puntos de encendido, a la relación 30:70.
El punto de encendido determinado por la corrección del distribuidor de encendido se encuentra al final del ancho del diafragma, que corresponde al 70%.
La corriente primaria entra en el circuito en el punto de intersección INS y el ángulo de cierre tiene inicio.
De este modo el punto de introducción del ángulo de cierre puede variar a placer desplazando el punto de intersección en la tensión con rampas, obteniendo de esta manera el correcto ángulo de cierre para cada campo de funcionamiento.
Además la regulación de la corriente y del ángulo de cierre depende directamente de la corriente y del tiempo, y se compensan por los efectos de la tensión variable de la bateria y los efectos térmicos u otras tolerancias de la bobina de encendido.
Estas instalaciones de encendido por esta razón son adaptos particularmente para la puesta en marcha en frío.
La forma de la señal Hall permite el paso de la corriente primaria cuando el motor se para y el interruptor de encendido-arranque se introduce, las centrales electrónicas está equipadas con un circuito suplementario, que desconecta esta corriente de reposo después de un cierto tiempo.
La regulación de la corriente funciona determinando la corriente mediante la medida de la caída de tensión en una resistencia con una baja impedancia en la conexión del emisor del transistor de encendido (fig. 21).

Fig. 21: esquema de bloques de una central electrónica con transductor Hall

El estadio piloto del transistor de encendido (transistror Darlington) está programado directamente por un circuito de regulación para limitar la corriente.
La regulación del ángulo de cierre funciona con la misma tensión de medida, pero la envía a su propio circuito de regulación.
La corrección eventualmente necesaria del ángulo de cierre puede deducirse de la duración en la que el transistor se encuentra en la fase de regulación por la corriente.