Informe 6 Electronica Automotriz

CARRERA DE INGENIERIA MECANICA AUTOMOTRIZ.

MATERIA:

ELECTRÓNICA AUTOMOTRIZ

8voCICLO.

INTEGRANTES:

AGUILAR ROMERO ANGEL YASMANY.

CAISAGUANO DURAN STALIN OMAR

CAJAS UYAGUARI EDITSON DAVID

CEPEDA LANDIN CARLOS CESAR.

DELGADO CALLE ESTEBAN HOMERO.

GRUPO # 2.

PROFESOR:

Ing. Juan Diego Valladolid.

Marzo 2015- Agosto 2015.

OSCILOGRAMAS Y SEÑALES PARA EL ENCENDIDO

Introducción

El sistema de encendido es el encargado de poner en funcionamiento el motor de un vehículo, al encender la llama por medio de la chispa y la mezcla con el combustible. Existen diferentes sistemas de encendido que se han generado con el paso del tiempo, innovando de esta manera un nuevo servicio y sobre todo un eficaz trabajo a la hora de puesta en marcha del motor.

En el caso de la práctica de laboratorio que se realiza se puede identificar tres sistemas de encendidos por chispa para motores de gasolina, en los que la idea principal sigue siendo la de generar el encendido del combustible y lograr de esta manera la combustión de la cámara, son varios los factores que se controlaran en estos sistemas, en los que influirán el ángulo de apertura, tiempo de encendido y la relación de tensión generada en la bobina.

1. Objetivos1.1Objetivo GeneralRealizar las mediciones y obtener los oscilogramas de funcionamiento de los diferentes bancos de prueba mencionados en la práctica.

1.2Objetivos Específicos Realizar una revisión bibliográfica a cerca de los sistemas de encendido. Comprender las diferentes configuraciones de los sistemas de

encendido. Realizar el montaje debido del osciloscopio en los bancos de prueba. Obtener los oscilogramas de los bancos de prueba SM7, sistema

Mactrónica y el sistema Jectronic. Ejecutar diferentes montajes de experimentación para la obtención de

señales. Registrar mediciones de señales de los diferentes sensores que

conforman el sistema de encendido.

2. Marco Teórico2.1Sistema de encendido del automóvilEl sistema de encendido se encarga primordialmente de aportar la energía que necesita el motor de combustión para mantener los ciclos que describe por sí mismo. El circuito de encendido utilizado en los motores de gasolina, es el encargado de hacer saltar una chispa eléctrica en el interior de los cilindros, para provocar la combustión de la mezcla aire-gasolina en el momento oportuno [1].

2.2 Operaciones del sistema de encendido

Figura 1. Operaciones del sistema de encendido. [2]

2.3 Sistema de encendido

Figura 2. Puesta en marcha del sistema eléctrico. [2]

L la ve de co n ta c to

P is ton es

C ig üe ñ a l

M o to r de a rra nq ue

B u jía B o m b a d e in ye cc ión

E n cen d ido po r ch ispao

E n ce nd id o p o r co m p re s ió n (in yecc ió n)

S is tem a de re frig e ra c iónS is te m a d e lu b rica c ión

A lu m b ra doA p licac io n e s va rias

p o s ic ió n d e a rran q ue

S IS T E M A E L É C T R ICO

R e c tif ica d or y reg u lad o r de co rrie n te

A lte rna d or

B a te ría

T o m a d e en erg ía

2.4 Tipos de sistema de encendido Sistema de encendido convencional (Por contactos o SZ). Sistema de encendido electrónico transistorizado (Sin contactos o TZ). Sistema de encendido electrónico (integral o EZ). Sistema de encendido completamente electrónico (Sin distribuidor, DIS

o VZ). Sistema de encendido electrónico por descarga del condensador.

2.4.1 Sistema de encendido convencional (Por contactos o SZ)Existen dos tipos de encendido convencional:

Sistema de encendido convencional por ruptor o platinos. Sistema de encendido convencional con ayuda electrónica.

2.4.1.1 Sistema de encendido convencional por ruptor o platinosEste sistema es el más sencillo de los sistemas de encendido por bobina, en él, se cumplen todas las funciones que se le piden a estos dispositivos. Es capaz de generar 20.000 chispas por minuto, es decir, alimentar un motor de cuatro tiempos a 10.000 rpm; aunque para motores de 6-12 cilindros da más problemas. 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. [3]

Figura 3. Sistema de encendido convencional por ruptor o platino. [3]

2.4.1.2 Sistema de encendido convencional con ayuda electrónicaEl encendido convencional por ruptor se beneficia de la aplicación de la electrónica en el mundo del automóvil, salvando así los inconvenientes del encendido por ruptor que son: la aparición de fallos de encendido a altas revoluciones del motor así como el desgaste prematuro de los contactos del ruptor, lo que obliga a pasar el vehículo por el taller cada pocos km. A este tipo de encendido se le llama: "encendido con ayuda electrónica" (figura derecha), el ruptor ya no es el encargado de cortar la corriente eléctrica de la bobina, de ello se encarga un transistor (T). El ruptor solo tiene funciones de mando por lo que ya no obliga a pasar el vehículo por el taller tan frecuentemente, se elimina el condensador, ya no es necesario y los fallos a altas revoluciones mejora hasta cierto punto ya que llega un momento en que los contactos del ruptor rebotan provocando los consabidos fallos de encendido. [1]

Figura 4. Sistema de encendido convencional con ayuda electrónica. [1]

2.4.2 Sistema de encendido electrónico transistorizadoSu característica principal es la supresión del ruptor por su carácter mecánico, sistema que se sustituye por la centralita y un amplificador de impulsos (todo un sistema electrónico). Al eliminar el sistema mecánico vamos a aumentar las prestaciones a mayor número de revoluciones. Este es un sistema muy utilizado en automóviles de gama media [3].Existen diversos tipos, pero podemos dividirlos en dos principalmente:

Sistema de eencendido transistorizado con generador de impulsos de inducción (TZ-I o TSZ-I).

Sistema de eencendido transistorizado con generador de efecto Hall (TZ-H).

2.4.2.1 Sistema de encendido transistorizado con generador de impulsos de inducción (TZ-I o TSZ-I).Es uno de los más utilizados en los sistemas de encendido. Está instalado en la cabeza del distribuidor sustituyendo al ruptor, la señal eléctrica que genera se envía a la unidad electrónica que gestiona el corte de la corriente del bobinado primario de la bobina para generar la alta tensión que se manda a las bujías. El generador de impulsos está constituido por una rueda de aspas llamada rotor, de acero magnético, que produce durante su rotación una variación del flujo magnético del imán permanente que induce de esta forma una tensión en la bobina que se hace llegar a la unidad electrónica [1].

Figura 5. Sistema de encendido transistorizado con generador de impulsos de inducción (TZ-I o TSZ-I). [1]

2.4.2.2 Sistema de encendido transistorizado con generador de efecto Hall (TZ-H).Se basa en crear una barrera magnética para interrumpirla periódicamente, esto genera una señal eléctrica que se envía a la centralita electrónica que determina el punto de encendido. Este generador está constituida por una parte fija que se compone de un circuito integrado Hall y un imán permanente con piezas conductoras. La parte móvil del generador está formada por un tambor obturador, que tiene una serie de pantallas tantas como cilindros tenga el motor. Cuando una de las pantallas del obturador se sitúa en el entrehierro de la barrera magnética, desvía el campo magnético impidiendo que pase el campo magnético al circuito integrado. La anchura de las pantallas determina el tiempo de conducción de la bobina [1].

Figura 6. Sistema de encendido transistorizado con generador de efecto Hall (TZ-H). [1]

2.4.3 Sistema de encendido electrónico (integral o EZ)Básicamente se trata de ir eliminando cualquier sistema mecánico debido a su falta de prestaciones y desventajas, por lo que será la electrónica quien se encargue ahora de dos sistemas en el distribuidor[3]:

Un sensor de rpm del motor que sustituye al "regulador centrifugo" del distribuidor.

Un sensor de presión que mide la presión de carga del motor y sustituye al "regulador de vacío" del distribuidor.

Las ventajas de este sistema de encendido son: Posibilidad de adecuar mejor la regulación del encendido a las

variadas e individuales exigencias planteadas al motor. Posibilidad de incluir parámetros de control adicionales (por

ejemplo: la temperatura del motor). Buen comportamiento del arranque, mejor marcha en ralentí y

menor consumo de combustible. Recogida de una mayor cantidad de datos de funcionamiento. Viabilidad de la regulación antidetonante.

Figura 7. Sistema de encendido electrónico integral. [1]

2.4.4 Sistema de encendido completamente electrónico (DIS o VZ)El sistema de encendido DIS (Direct Ignition System) también 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 [3].Como la electrónica avanza, hemos ido sustituyendo todos los elementos mecánicos con las consecuentes ventajas:

Se gana más tiempo en la generación de la chispa por lo que al ser mejor tenemos menos problemas a altas revoluciones.

Se elimina las interfaces del distribuidor y así acercamos las bobinas a las bujías pudiendo en algunos casos incluso eliminar los cables de alta tensión.

Ahora podemos jugar con mayor precisión con el avance del encendido, ganando más potencia y fiabilidad.

Figura 9. Sistema de encendido DIS. [1]

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

2.4.4.1 Encendido independienteUtiliza una bobina por cada cilindro [4].

Figura 10. Sistema de encendido DIS independiente [4].

2.4.4.2 Encendido simultáneoUtiliza 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. [4]

Figura 11. Sistema de encendido DIS simultáneo. [4]

2.4.5 Sistema de encendido por descarga del condensadorEste sistema llamado también "encendido por tiristor" funciona de una manera distinta a todos los sistemas de encendido (encendido por bobina). Su funcionamiento se basa en cargar un condensador con energía eléctrica para luego descargarlo provocando en este momento la alta tensión que hace saltar la chispa en las bujías [3].Las ventajas esenciales del encendido por descarga del condensador son las siguientes:

Alta tensión más elevada y constante en una gama de regímenes de funcionamiento más amplia.

Energía máxima en todos los regímenes. Crecimiento de la tensión extremadamente rápida.

Figura 12. Sistema de encendido por descarga del condensador. [3]

2.5 Bobina de encendido de sistema de encendidoDesde los inicios de la fabricación de motores, el conseguir un encendido óptimo de la mezcla comprimida de aire-combustible ha sido uno de los mayores desafíos para los diseñadores. En el caso de los motores de encendido por chispa, el encendido se produce de forma convencional por una chispa eléctrica de la bujía tras el ciclo de compresión. De esta forma, la tensión puede saltar entre los electrodos; en primer

lugar, se debe acumular una carga en el sistema eléctrico de baja tensión de los vehículos, a continuación, almacenará y finalmente se descargará con la bujía en el momento del encendido. Esta es la función de la bobina de encendido como parte integral del sistema de encendido. Entre los parámetros necesarios se incluyen [3]:

La energía de la chispa que proporciona la bujía.

La corriente de la chispa en el momento de su descarga.

La duración de la combustión de la chispa en la bujía de encendido.

La tensión de encendido en todas las condiciones de funcionamiento. El número de chispas en todas las velocidades.

2.5.1 Exigencias de la bobina de encendido Las bobinas de encendido que se utilizan en los sistemas de encendido de los automóviles actuales generan tensiones de hasta 45.000 V. Por tanto, es crucial evitar fallos de encendido –y, como consecuencia, una combustión incompleta–. No se trata únicamente de evitar dañar el catalizador de los vehículos, sino que la combustión incompleta también aumenta las emisiones y, a su vez, la contaminación medioambiental [3].

2.5.2 Características de la bobina de encendido Intervalo de temperatura de -40 °C a +180 °C.

Tensión secundaria de 45.000 V.

Corriente primaria de 6 a 20 A.

Energía de la chispa de 10 mJ a aproximadamente 100 mJ (en la actualidad) o 200 mJ (en un futuro).

Intervalo de vibraciones hasta 55 g.

Resistencia a la gasolina, el aceite y el líquido de frenos.

2.6 Transmisor de potencia Un encendido electrónico está compuesto básicamente por una etapa de potencia con transistor de conmutación y un circuito electrónico formador y amplificador de impulsos alojados en la centralita de encendido, al que se conecta un generador de impulsos situado dentro del distribuidor de encendido. El ruptor en el distribuidor es sustituido por un dispositivo estático (generador de impulsos), es decir sin partes mecánicas sujetas a desgaste. El elemento sensor detecta el movimiento del eje del distribuidor generando una señal eléctrica capaz de ser utilizada posteriormente para comandar el transistor que pilota el primario de la bobina. Las otras funciones del encendido quedan inmóviles conservando la bobina, el distribuidor con su sistema de avance centrífugo y sus correcciones por depresión [5].

Figura 13. Esquema de un encendido electrónico sin contactos. [5]

2.6.1 El generador de impulsos de inducción

Es uno de los más utilizados en los sistemas de encendido electrónicos. Está instalado en la cabeza del distribuidor sustituyendo al ruptor, la señal eléctrica que genera se envía a la unidad electrónica (centralita) que gestiona el corte de la corriente del bobinado primario de la bobina, para generar la alta tensión que se manda a las bujías. El generador de impulsos está constituido por una rueda de aspas llamada "rotor", de acero magnético, que produce durante su rotación una variación del flujo magnético del imán permanente que induce de esta forma una tensión en la bobina que se hace llegar a la unidad electrónica. El imán permanente, el arrollamiento de inducción y el núcleo del generador de inducción componen una unidad constructiva compacta, "el estator". La rueda tiene tantas aspas como cilindros tiene el motor y a medida que se acerca cada una de ellas a la bobina de inducción, la tensión va subiendo cada vez con más rapidez hasta alcanzar su valor máximo cuando la bobina y el aspa estén frente a frente (+V).

Figura 14. Generador de impulsos de inducción. [5]

2.6.2 El Generador de impulsos de efecto Hall

El otro sistema de encendido electrónico utilizado, es el que dispone como generador de impulsos el llamado de "efecto Hall". El funcionamiento del generador de impulsos de "efecto Hall" se basa en crear una barrera magnética para interrumpirla periódicamente, esto genera una señal eléctrica que se envía a la centralita electrónica que determina el punto de encendido. En el distribuidor se dispone el generador de efecto Hall que está compuesto por un tambor obturador de material diamagnético, solidario al eje del distribuidor de encendido, con tantas ranuras como cilindros tenga el motor. El tambor obturador, en su giro, se interpone entre un cristal semiconductor alimentado por corriente continua y un electroimán. Cuando la parte metálica de pantalla se sitúa entre el semiconductor y el electroimán, el campo magnético de este último es desviado y cuando entre ambos se sitúa la ranura del semiconductor, recibe el campo magnético del imán y se genera el "efecto Hall". Cuando el motor gira, el obturador va abriendo y cerrando el campo magnético Hall generando una señal de onda cuadrada que va directamente al módulo de encendido. El sensor Hall esta alimentado directamente por la unidad de control a una tensión de 7,5 V aproximadamente.

Figura 15. Generador de impulsos de efecto Hall. [5]

3. Materiales BANCO DE SISTEMA DE CONTROL ELECTRONICO JETRONIC.

BANCO DE SISTEMA DE CONTROL ELECTRONICO MECTRONIC.

SM7. Osciloscopio. Multímetro. Mandil.

4. Desarrollo Realizar mediciones con tres diferentes valores de velocidad, para esto

manipular la perilla TPS. Realizar mediciones en el primario de la bobina, secundario de la bobina y

el sistema de disparo. Determinar el tiempo Dwell para cada velocidad. Determinar la relación de transformación entre el bobinado primario y

secundario.

4.1SISTEMA AUTOMOTOR ELECTRICO & ELECTRONICO SM 7El sistema de encendido del banco de pruebas SM7, representa un sistema de encendido completamente electrónico, el cual se debe identificar para cada tipo de bobina identificada. En nuestro caso la maqueta consta de 6 bujías, por lo que se procedió a realizar un total de 18 mediciones, tres por cada bobina a un régimen de revoluciones diferentes para obtener los resultados previstos en la guía.De esta manera se procedió a realizar las conexiones en cada una de las salidas de las bobinas identificando el cable de salida de la señal, como medida de seguridad se optó por conectar con una tierra externa provista en la maqueta en el cable negativo de otra bobina, al final se obtuvo el voltaje, tiempo y ángulo Dwell para cada bobina de encendido.

Figura 16. Sistema automotor eléctrico & electrónico SM 7.

Figura 17. Sistema automotor eléctrico & electrónico SM 7.

4.1.1 Medición realizada en la

bobina 1

Figura 18. Medición realizada en la bobina 1.

Tabla 1. Valores obtenidos en la medición.

Valores obtenidos

Régimen Valor tiempo Dwell Voltaje

Bajo 0.1 ° 35.75 V

Medio 0.2 ° 34.75 V

Alto 0.2 ° 34.25 V


bobina 2



Valores obtenidos


Bajo 0.1 ° 35.75 V

Medio 0.2 ° 34.75 V

Alto 0.2 ° 34.4 V


bobina 3



Valores obtenidos


Bajo 0.2 ° 41.75 V

Medio 0.3 ° 41.25 V

Alto 0.3 ° 39.75 V


bobina 4



Valores obtenidos


Bajo 0.1 ° 36.5 V

Medio 0.2 ° 36.25 V

Alto 0.2 ° 35.8 V


bobina 5



Valores obtenidos


Bajo 0.2 ° 41.75 V

Medio 0.2 ° 41.5 V

Alto 0.2 ° 41.25 V


bobina 6



Valores obtenidos


Bajo 0.1 ° 35.75 V

Medio 0.2 ° 34.75 V

Alto 0.2 ° 34.25 V

4.2BANCO DE SISTEMA DE CONTROL ELECTRONICO JETRONICEn esta maqueta encontramos un sistema de encendido que cuenta con un distribuidor para autos en los que se utilizaba carburador en un principio. Hoy en día sigue siendo una de las más utilizadas para el montaje en los vehículos. A continuación se puede identificar el sistema de encendido Jectronic.

Figura 24. Banco de sistema de control electrónico JETRONIC.

4.2.1 Medición realizada en la bobina

Figura 25. Medición régimen bajo.

Mediante la conexión adecuada que se realizó en los puntos indicados se procedió a obtener las diferentes señales, de donde se pudo obtener la señal enviada a cada bija por medio del distribuidor. Mediante la ayuda del osciloscopio se obtuvo la señal de encendido mediante el cambio de revoluciones por medio del variador Tps ubicado en la maqueta de esta manera se obtuvo los valores detallados a continuación.

Figura 26. Medición régimen bajo. Figura 27. Medición régimen bajo.

4.2.2 Valores obtenidos en el montaje realizado en la bobina

Tabla 7. Valores obtenidos en la medición.Valores obtenidos


Bajo 12 ° 305 V

Medio 0 ° 317.5 V

Alto 0 ° 360 V

Con la sonda colocada se procedió a la puesta en marcha del banco de pruebas donde se pudo obtener de manera acertada el comportamiento de la señal, en la que se pudo observar un valor medio de tensión que denotaba un valor de 317.5 V, en un tiempo del rango de los milisegundos en total dentro de 0.5 a 2 milisegundo en el lapso de la señal.

4.3BANCO DE SISTEMA DE CONTROL ELECTRONICO MACTRONICA El sistema de encendido del banco de pruebas Mactrónica, se caracteriza por estar conformada por una bobina doble o de chispa perdida, 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. 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.

Figura 28. Banco de sistema de control electrónico MACTRONICA.

4.3.1 Medición realizada en la bobina

Figura 29. Medición régimen bajo.

Figura 30. Medición régimen medio. Figura 31. Medición régimen alto.

4.3.2 Valores obtenidos en el montaje realizado en la bobina

Tabla 8. Valores obtenidos en la medición.Valores obtenidos


Bajo - 380 V

Medio - 390 V

Alto - 920 V

Los resultados obtenidos en las mediciones realizadas se encontraron por medio de la puesta en marcha del banco de pruebas y de la correcta elección del tipo de sistema de medición en el osciloscopio, de igual manera que para los experimentos anteriores se procedió a obtener los diferentes valores de voltaje, tiempos presentes en el oscilograma. En este tipo de sistema de encendido se encontró una característica especial que por la forma del medio en el cual se realizan las mediciones no se pueden obtener la lectura directa del tiempo y ángulo Dwell en la oscilograma, mientras se proceda a realizar la variaciones en las revoluciones permitidas por el TPS de la maqueta se verificará que no existirá valor de tiempo Dwell, y el voltaje presente aumentara conforme se aumenten las revoluciones.

5. Conclusiones De acuerdo a la revisión bibliográfica que se realizó, se pudo conocer las diferentes

configuraciones de sistema de encendido que existen, y su aplicación en vehículos de diferentes gamas, conociendo sus ventajas y desventajas.

Es importante cumplir la finalidad principal de la práctica, en donde se realizó satisfactoriamente la adquisición y análisis de cada una de las señales, interpretando las mismas con respecto a su funcionamiento y lo que sucede cuando se modifican ciertos parámetros, como lo son las revoluciones o la temperatura del motor.

En el caso de la posición del ángulo de encendido se pudo apreciar los cambios del mismo cuando se aumentaban las revoluciones, o se modificaba la temperatura, estos son puntos importantes, ya que nos enseñan a conocer lo que sucede cuando el motor sufre ciertas alteraciones en su funcionamiento.

Además se pudo conocer e identificar las diferentes curvas de las señales que adquieren los sensores, tanto de inducción como de efecto Hall, que son los más utilizados en los diferentes sistemas de encendido.

6. Recomendaciones Realizar la conexión en el banco de pruebas según las recomendaciones impartidas

por el docente antes de la práctica. En caso de no obtener las condiciones planteadas realizar la conexión nuevamente

verificando los puntos de conexión indicados. Conectar de manera correcta los canales del banco de aprendizaje. Realizar la correcta configuración en el osciloscopio para obtener las señales

correctas dentro de los rangos especificados.

7. Bibliografía

[1] «/www.aficionadosalamecanica.net,» 2014. [En línea]. Available: http://www.aficionadosalamecanica.net/curso-encendido.htm. [Último acceso: 23 07 2015].

[2] [En línea]. Available: https://www.google.com.ec/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=12&cad=rja&uact=8&ved=0CFcQFjALahUKEwjukrDvv_bGAhWJJB4KHdYXAOw&url=http%3A%2F%2Fdim.usal.es%2Fetsii%2Fmmt%2Fdocencia%2Falumnos%2Ftrabajosdemotores%2FSISTEMADEENCENDIDO.ppt&ei=BJ6zVe6ALonJeNa. [Último acceso: 23 07 2015].

[3] «beru.federalmogul.com,» [En línea]. Available: http://beru.federalmogul.com/sites/default/files/ti07_ignition_coils_es_2013.pdf. [Último acceso: 23 07 2015].

[4] «es.slideshare.net/,» 25 11 2011. [En línea]. Available: http://es.slideshare.net/adrianmengym/sistema-de-encendido-o-arranque?qid=4a00e2f0-b780-4257-99dd-44506a2d1ce9&v=default&b=&from_search=1. [Último acceso: 23 07 2015].

[5] «www.aficionadosalamecanica.net,» 2014. [En línea]. Available: http://www.aficionadosalamecanica.net/encendido-electronico-sin-contactos.htm. [Último acceso: 23 07 2015].

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