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Sistema de encendido

sistema de encendido automotriz

En este articulo veremos cuales son los principales componentes de un sistema de encendido en un vehículo equipado con sistema OBD2.

El sistema de encendido automotriz

El sistema de encendido de un vehículo es el encargado de quemar la mezcla aire-combustible en la cámara de los cilindros. Contar con una chispa adecuada que queme totalmente la mezcla que acaba de ingresar a la cámara es fundamental para tener un eficiente uso del combustible, y hacer la tarea más fácil al convertidor catalítico. Si por alguna razón, esta mezcla de aire-combustible no se quema correctamente, quedando combustible en los gases de escape, esto deteriora con el tiempo la eficiencia del convertidor catalítico, produciendo además una baja en el rendimiento de combustible del auto. Por lo general,  una baja eficiencia de la quema de combustible se debe ya sea a problemas de compresión de cilindros, mala mezcla de combustible (eventualmente por problemas de cánister) o al propio sistema de ignición.

encendido de la bujia

Problemas al convertidor catalítico

Cuando en los gases de escape llegan restos de combustible no quemado en la etapa de combustión estos son expulsados a la atmósfera a través del sistema de escape, ya que el convertidor catalítico no tiene la capacidad para reconvertirlos. A su vez, estos propios restos de combustible pueden llegar a perjudicar radicalmente al convertidor, provocando que su función de reconvertir gases nocivos no se realice correctamente.

Para reducir este tipo de problemas, el sistema OBD2 ha introducido una variedad de sistemas de encendido mucho más confiables que el sistema de encendido convencional de bobina y distribuidor.

Sistema de encendido DIS

Los sistemas de encendido sin distribuidor se denominan DIS (Direct Ingnition System). En los últimos años se ha optado por sistemas con múltiples bobinas de encendido, una por cilindro, llamados COP, CPC u otros sistemas similares, los cuales evitan tener cables de encendido entre un distribuidor y la bobina propiamente dicha, minimizando así la probabilidad de ocurrir alguna falla en estos cables que haga que la chispa no llegue correctamente a la bujía.

encendido electronico


Como bien es sabido, las bobinas de encendido funcionan recargando un campo magnético y liberando toda la energía del mismo instantáneamente cuando se abre el circuito, lo que provoca la chispa al fin y al cabo. Al tener una bobina por cilindro, la carga de este campo magnético cuando el circuito está cerrado se realiza con más tiempo lo que  produce luego una transferencia optima de energía cuando se debe liberar la misma en la etapa de ruptura. Esta quizás es la mayor ventaja de tener una bobina por cilindro en lugar de una bobina común para todos en donde el campo magnético se debe recargar en un periodo de tiempo menor (4,6 u 8 más ves más rápido dependiendo del número de cilindros). En regímenes de altas RMP, cuando los tiempos de disparo se acortan notoriamente, esta ventaja es crucial.

bobina cop

Con estos sistemas de encendido, ahora es la ECU que controla el disparo de cada bobina de manera independiente, haciendo al circuito de encendido muchos más eficiente, evitando fallas y quemas de combustible inadecuadas. Para que la ECU determine en que momento mandar el pulso de voltaje a la bobina, necesita de la información de algunos sensores ubicados en el vehículo, los cuales describiremos a continuación.

Encendido electrónico y convencional

Existen varios tipos de sistemas de encendido, pero el que veremos aquí es el encendido  electrónico, es decir, el que es manejado completamente con la ECU del vehículo valiéndose de la información de los distintos sensores.

Encendido convencional

El encendido convencional o con distribuidor es básicamente mecánico. El tiempo de disparo es establecido por un mecanismo solidario al cigüeñal, que informa la posición de cada pistón en su  carrera. Se utiliza además una única bobina de encendido, la cual distribuye su voltaje de alta tensión a través de un distribuidor también solidario al cigüeñal.

El sistema de encendido electrónico en cambio, es monitoreado constantemente por el sistema OBD2. A modo de ejemplo, la señal proveniente del sensor del cigüeñal CKP se observa para controlar la rotación del mismo. Si la ECU determina que su velocidad de rotación tiene cambios muy sutiles en determinado período de tiempo puede llegar a determinar una falla en el encendido y producir un código de falla. La idea es, como siempre, evitar una mala quema de combustible y reducir los gases contaminantes. La ECU observa y almacena todas las posibles fallas de encendido para luego tomar una decisión.


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Encendido electrónico

Veamos ahora en más detalla los distintos componentes del sistema, y ver cómo funciona el sistema de encendido en un vehículo equipado con OBD2.

Las Bujias

La bujía es el elemento en donde se produce la chispa. Está colocada en la parte superior del cilindro y conectada a la bobina de encendido. Cuando el pistón está en su punto más alto, PMS, o punto muerto superior, la ECU debe enviar la señal de voltaje a la bobina, y esta generará el alto voltaje necesario para que la bujía produzca un arco eléctrico entre sus electrodos. Este arco eléctrico solo se genera si la diferencia de potencial  entre los electrodos es lo suficientemente elevando como para vencer la resistencia del aire.

electrodo bujia

Valores habituales de voltaje rondan entre los 10.000 y 50.000 voltios. Cuanto más alto es el voltaje generado en el electrodo de la bujía  más caliente será la chispa y mejor el quemado de combustible.

Si la bujía está en mal estado, agrietada o sucia, es probable que este alto voltaje no sea el suficiente como para abrir el arco, y no se produzca la chispa, provocando una falla en el encendido. Siempre que se analizan los sistemas de encendido en un diagnostico automotriz, es recomendable extraer las bujías y verificar sus electrodos y estado general. Tenga en cuenta que los gases de la combustión y el aceite pueden deteriorar rápidamente el estado de la bujía produciendo las consecuentes fallas en el encendido.

La Bobina de encendido

Las bobinas de encendido son las encargadas de elevar el voltaje de 12 V de un vehículo a los miles de voltios necesarios para generar un arco o chispa en la bujía. 

La mayoría de los sistemas OBD2 ya cuentan con sistemas de bobinas múltiples, en sus variantes de COP, CPC o CNP, en los cuales se cuenta con una bobina por cilindro, eliminando así los cables que iban del distribuidor a cada bujía de un sistema convencional de encendido. Esto trae aparejado la gran ventaja de que se elimina un punto de falla en el encendido, el cable de las bujías. Además, al reducirse la resistencia del circuito eléctrico de alta tensión, las bobinas se pueden construir más pequeñas y ligeras, y pueden usar menos energía para deparar las bujías.

bobina individual

Existen varios tipos de configuración de bobinas de encendido. En la mayoría de los motores con doble árbol de levas, la configuración es la llamada COP (Coli On Plug), en donde como su nombre lo dice, van montadas sobre cada bujía aprovechando el compartimiento que existe en la culata del motor. Se puede distinguir  estas bobinas porque son largas y delgadas, justamente para ajustarse a este espacio.

En otros casos, las bobinas se colocan sobre bandejas las cuales luego se colocan sobre las bujías.

En motores como los V8, en donde las bujías sobresalen la culata del motor, se utiliza un sistema llamado CNP (Coli Near Plug), en donde la bobina se coloca cerca de la bujía, debido  al poco espacio para ubicarla. Estas van montadas en la tapa de válvulas del motor.

bobina cnp

En la mayoría de los sistemas de encendido DIS existía o existe un módulo electrónico encargado de manejar los pulsos a cada una de estas bobinas, aunque en los sistemas más modernos esta función  ya viene integrada en la propia ECU.

Sensor de posición del cigüeñal CKP

Este sensor cumple dos funciones. Una de ellas es la de monitorear las RPM del motor, lo que se lleva a cabo con la ayuda de una rueda dentada solidaria al volante del motor a la cual se le retiró un diente. Este  sensor es capaz de determinar cuando pasa este diente frente al mismo y determinar así su velocidad.

sensor ckp

Por otro lado, este sensor también le da información a la ECU sobre la posición relativa de cada cilindro, para determinar tanto el tiempo de disparo como de inyección de combustible. En algunos casos, esta función es complementada con otro sensor colocado en el árbol de levas, el cual informa la posición de las válvulas de cada cilindro (CMP).

sensor cmp
Sensor de detonación

En un sistema de encendido, el momento en el cual se enciende la chispa para quemar el combustible es crucial para una buena eficiencia del quemado. Ya sea que la chispa se produzca antes o después del instante óptimo, provoca una pérdida de eficiencia. Cuando por alguna razón la chispa salta de manera prematura esto se traduce en una vibración irregular en el motor, el cual es captado por el sensor de detonación.

sensor detonacion

Este sensor esta ubicado en el block del motor, culata o múltiple de admisión, y es sensible a las vibraciones provocadas por disparos prematuros. Con esta señal, la ECU atrasa o adelanta el momento de disparo de la chispa. El termino detonación hace referencia al ruido que produce un motor cuando la chispa salta de manera prematura en el cilindro. Al determinar en todo momento esta detonación para ajustar los tiempos de encendido, se logran altos rendimientos de combustible. Si este sensor llegara a fallar, o bien algún cable de su circuito eléctrico, la ECU lo capta mediante unos de sus monitores y produce un código de falla.

ECU (Electronic Control Unit)

El cerebro de todo el sistema de encendido es la ECU (por sus siglas en ingles Engine Control Unit). Esta ECU recibe información del sensor de posición de cigüeñal CKP y si corresponde del sensor de posición del árbol de levas CMP para obtener los datos de sincronismo, velocidad y orden de encendido. Luego  analiza las entradas de otros sensores como el sensor de flujo de aire MAF, posición de acelerador TPS, temperatura del motor IAT, presión del múltiple de admisión MAP, entre otros, para determinar el momento del encendido en cada cilindro.

computadora obd2

En modelos viejos se requería de un módulo de encendido aparte que se ocupara de la generación de la chispa en cada bujía, pero en los vehículos más modernos estos drivers ya están implementados en la propia ECU a través de transistores. A medida que las condiciones de carga van cambiando, la ECU va ajustando todos estos tiempos de disparo, haciendo muy eficiente al sistema en cualquier condición de carga.

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Comentarios (8)

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Felicitaciones por Sistema de encendido artículo, es muy bueno.
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Muy buena explicación, gracias por la información.

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Victorio, gracias a vos.
Saludos

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El artículo es muy bueno, me ayudó mucho a entender el sistema de encendido electronico.

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A tus ordenes Paulino.
Saludos

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Excelente información y muy precisa acerca del funcionamiento del sistema de encendido y sus componentes muchas gracias.

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Gracias por tus comentarios Edgar.

Saludos

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