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CDI
Este sistema de encendido por descarga del condensador acumula
energa en el campo elctrico
de un condensador.
El encendido por transistores (electrnico analgico).
En un extremo del cigeal se encuentran girando unos imanes
alrededor de unas bobinas
(bobinas primarias). Por lo general son dos las bobinas, una que
produce corriente que va a
cargar un condensador (bobina de carga), y otra que va a
producir corriente en un momento
muy preciso para avisar de la descarga del condensador (bobina
de aviso). Un transistor es el
encargado de descargar la energa almacenada en el condensador.
Cuando la bobina de aviso
envi corriente al transistor, este cortocircuitara una parte del
circuito y provocara la salida de
la corriente desde el condensador hacia la bobina secundaria. La
bobina secundaria convertir
la corriente elctrica que sale de la bobina primaria en
corriente de alto voltaje (unos 25000
voltios) que provocara la chispa.
El encendido por CDI (electrnico digital).
Fig. 1 Encendido por CDI
Fuente: (Docsetools, 2015)
En este caso no existe una bobina de aviso, sino un captador
magntico o ptico que enva
corriente en el momento preciso. Esto implica que hay ms espacio
para colocar bobinas de
carga y el encendido puede provocar una chispa de ms
potencia.
Similitudes y diferencias entre ambos tipos.
CDI significa en ingles Capacitor Discharge Ignition (encendido
por descarga de condensador)
Las diferencias se refieren a la duracin de la chispa y a la
potencia de la chispa:
Encendido electrnico analgico: Tiene una potencia normalmente
menor y una chispa de
duracin mayor.
Encendido electrnico digital: Tiene una potencia normalmente
mayor y una chispa de duracin
menor.
Los encendidos electrnicos digitales, debido a que trabajan con
captadores electrnicos de
impulsos, hacen tan rpido las operaciones de encendido que
provocan unas chispas muy cortas
en duracin. Esto es un grave problema pues puede ocurrir que la
chispa dure tampoco que no
se produzca inflamacin del combustible. Este problema se agrava
a altas rpm, cuando el tiempo
que tiene la mezcla en inflamarse es an menor.
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Un condensador de media tensin (250 400 V) se carga mediante un
oscilador- rectificador a
partir de la tensin de la batera o bien mediante solo un
rectificador a partir de la tensin del
plato magntico.
(Docsetools, 2015)
Fig. 2 Esquema de un sistema de encendido por batera con
descarga de condensador
Fuente: (F. Payri, 2011)
El condensador, una vez cargado por completo, se descarga sobre
el primario de la bobina de
encendido mediante un tiristor provocando un pulso de alta
tensin en el secundario que
provocara el salto de la chispa en la buja.
La bobina del sistema capacitivo tendr una inductancia mucho
menor que la del sistema
inductivo porque no pretende almacenar energa sino nicamente
elevar la tensin del pulso de
descarga del condensador.
Las energa almacenadas en los campos elctricos o magnticos es
muy pequea de (20 90
mJ), ya que dependen de la tensin alcanzada por el condensador
(u) y de la intensidad
conseguida por la bobina justo antes del salto de la chispa.
=1
22
Con tensiones de 400 V y capacidades de 1uF se consigue
almacenar energa = 80. Energa
suficiente para el salto de la chispa.
Una ventaja del sistema CDI es el tiempo de carga del
condensador que lo hace mucho ms
rpido que el de una bobina.
La constante de tiempo de un circuito R-C (Tc) se define como el
tiempo que necesita para que
el condensador alcance el 63,2% del voltaje aplicado
=
La relacin de tiempos entre / = 10 lo que quiere decir que un
sistema capacitivo puede
entregar muchas ms veces potencia que un sistema inductivo. Lo
que es importante en
motores que alcanzan altas velocidades o RPM y debe de alimentar
a varias bujas.
El tiempo de descarga de un sistema condensador tambin se reduce
con respecto a sistema de
bobina por lo que es importante para que consiga elevaciones de
tensin y descargas entre los
electrodos de la buja hasta 10 veces mas rpido. Lo que
contribuye a una reduccin de las
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prdidas de energa que se producen por las altas tensiones, como
tambin la rpida elevacin
de tensin facilita el salto de la chispa en condiciones
desfavorables de encendido.
La mayor descarga permite una mayor potencia de chispa y permite
utilizar una mayor
separacin entre los electrodos para una mayor duracin del tiempo
de la chispa facilitando el
encendido de la mezcla
Las desventajas de este sistema CDI es al ser el proceso de
descarga del condensador ms
rpido afecta en el tiempo de duracin de la chipa que es entre 5
y 10 veces ms breve que una
chispa inductiva.
Las soluciones para este inconveniente es incrementar la
separacin entre los electrodos para
compensar parcialmente el problema, otra solucin a este problema
es realizar saltos de chispa
de seguridad que significa realizar uno o ms saltos posteriores
unos grados ms tarde de saltar
la primera chispa por si la primera no hubiera conseguido
encender la mezcla este salto de
seguridad se lo realiza en bajas velocidades ya que se dispone
del tiempo necesario para
realizarlo y tambin por la turbulencia ya que a bajas
velocidades hay menor turbulencia y esto
dificulta el proceso de mezcla de encendido.
La energa requerida para conseguir un nivel de almacenamiento
energtico difiere de los
sistemas capacitivos a los inductivos. La energa aportada por la
batera en un proceso de carga
partiendo de 0 hasta el instante t es:
.() =
2
2(1
)
2
La relacin entre la energa almacenada por los campos elctrico y
magntico respecto a la
energa aportada por la batera da idea de la eficiencia energtica
del sistema de encendido.
Este aspecto se traduce en un mayor o menor calentamiento de sus
componentes.
Fig 3. Eficiencia de almacenamiento energtico en sistemas
inductivos y capacitivos
Fuente: (F. Payri, 2011)
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Los valores tpicos de n en sistemas capacitivos son superiores a
5, este grafico demuestra que
los sistemas capacitivos son ms eficientes que los sistemas
inductivos clsicos. Mientras que
los sistemas inductivos modernos son ms eficientes que el
sistema capacitivo.
La carga del condensador se consigue fcilmente rectificando la
tensin de la bobina especfica
colocada en el estator del plato magntico que permita generar
una tensin del orden de los
250 V.
(F. Payri, 2011)
Distribucin de masas del encendido
En un extremo del cigeal hay unas bobinas e imanes que giran y
que producen corriente.
Pueden existir dos casos:
Rotor exterior: Los imanes giran alrededor de las bobinas por el
exterior.
Rotor interior: Los imanes giran alrededor de las bobinas por el
interior.
En el primer caso el conjunto de encendido que gira con el
cigeal tendr ms peso, pues hace
falta ms cantidad de metal para situar en el exterior los
imanes. En el segundo caso, por el
mismo razonamiento el conjunto de encendido que gira con el
cigeal ser ms ligero.
Siempre se ha pensado que el encendido de rotor interior dara ms
potencia a altas rpm y
viceversa, pero en realidad esto no es as, es ms bien todo lo
contrario. Vamos a ver porque:
un motor que en principio lleva un rotor exterior (lo ms
frecuente en motos de calle y en
muchas de competiciones-cliente). Como el peso adosado al cigeal
es alto, cuando
aceleremos a tope desde parado, al principio (bajas rpm) le
costara a la moto acelerar bastante
(poca potencia) porque tiene que hacer girar todo ese peso extra
que lleva. Pero una vez
estemos lanzados (altas rpm), el motor va a dar ms potencia
porque la moto va a ser ms difcil
de parar (cuesta el doble parar un peso girando de por ejemplo
800 gr que uno de 400 gr). Un
buen ejemplo de que un encendido de rotor exterior (alto peso)
mejora la potencia a altas rpm
esta en las competiciones NASCAR de los USA, donde se colocan a
propsito pesos muy grandes
en un extremo del cigeal, pues estos coches siempre van a
velocidades cercanas a los 300
km/h y necesitan mucha potencia a altas rpm.
Ahora el mismo motor pero llevando un rotor interior. Ocurrir
todo lo contrario: a pocas rpm
tendr mucha potencia porque acelera mejor desde parado (tiene
poco peso que hacer girar),
pero sin embargo a altas velocidades, cualquier mnima oposicin
de potencia (rfaga de viento,
una cuesta,...) provocar un descenso de velocidad importante (lo
que supone que el motor
tiene poca potencia a altas rpm).
Un encendido de rotor interior provocara un aumento de potencia
a bajas rpm de
aproximadamente un 2% o 3% respecto a un encendido de rotor
exterior, y por el mismo motivo,
un encendido de rotor exterior provocara un aumento de potencia
a altas rpm de un 2% o 3%
respecto a un encendido de rotor interior.
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Fig. 2 Circuito CDI con seal de sincronizacin interna
Fuente: Autor
Fig 3. Circuito CDI con seal de sincronizacin externa
Fuente: Autor
Bibliografa Docsetools. (2015). Encendido de descarga
capacitiva. Docsetools, 1-3.
F. Payri, J. D. (2011). Motores de combustion interna
alternativos. Bogota: Universidad
Politecnica de Valencia.
