UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN DE AREQUIPAFACULTAD DE INGENIERA DE PRODUCCIN Y SERVICIOSDEPARTAMENTO ACADMICO DE INGENIERA MECNICA

CURSO DE: MOTORES DE COMBUSTIN INTERNALABORATORIO N 6TEMA: SISTEMA DE ENCENDIDO REALIZADO POR: HUANCO ANCO JESUS

Docente: M.Sc. Ing: Juan David Chvez Cuellar

Fecha de realizacin:Fecha de entrega:Nota:

AREQUIPA - PER

2015

LABORATORIO N 6SISTEMA DE ENCENDIDOI. OBJETIVOS:1. Conocer la estructura y el principio de funcionamiento del sistema encendido y sus componentes.1. Destacar la importancia del sistema de encendido en los motores E. CH.II. FUNDAMENTO TEORICO1. SISTEMA DE ENCENDIDOa)Definicin.- Cuando se habla de sistema de encendido generalmente nos referimos al sistema necesario e independiente capaz de producir el encendido de la mezcla de combustible y aire dentro del cilindro en los motores de gasolina o LPG, conocidos tambin como motores de encendido por chispa, ya que en el motor Disel la propia naturaleza de la formacin de la mezcla produce su auto-encendido. En los motores de gasolina resulta necesario producir una chispa entre dos electrodos separados en el interior del cilindro en el momento justo y con la potencia necesaria para iniciar la combustin.b)Generacin de la chispa.- Es conocido el hecho de que la electricidad puede saltar el espacio entre dos electrodos aislados si el voltaje sube lo suficiente producindose lo que se conoce como arco elctrico. Este fenmeno del salto de la electricidad entre dos electrodos depende de la naturaleza y temperatura de los electrodos y de la presin reinante en la zona del arco. As tenemos que una chispa puede saltar con mucho menos voltaje en el vaco que cuando hay presin y que a su vez, el voltaje requerido ser mayor a medida que aumente la presin reinante. De esto surge la primera condicin que debe cumplir el sistema de encendido:

Condicin 1: El sistema de encendido debe elevar el voltaje del sistema elctrico del automvil hasta valores capaces de hacer saltar la electricidad entre dos electrodos separados colocados dentro del cilindro a la presin alta de la compresin.

c)Momento del encendido.- Durante la carrera de admisin la mezcla que ha entrado al cilindro, bien desde el carburador, o bien mediante la inyeccin de gasolina en el conducto de admisin se calienta, el combustible se evapora y se mezcla ntimamente con el aire. Esta mezcla est preparada para el encendido, en ese momento una chispa producida dentro de la masa de la mezcla comienza la combustin. Esta combustin produce un notable incremento de la presin dentro del cilindro que empuja el pistn con fuerza para producir trabajo til. Para que el rendimiento del motor sea bueno, este incremento de presin debe comenzar a producirse en un punto muy prximo despus del punto muerto superior del pistn y continuar durante una parte de la catrera de fuerza. Cuando se produce la chispa se inicia el encendido primero alrededor de la zona de la chispa, esta luego avanza hacia el resto de la cmara como un frente de llama, hasta alcanzar toda la masa de la mezcla. Este proceso aunque rpido no es instantneo, demora cierto tiempo, por lo que nuestro sistema debe producir la chispa un tiempo antes de que sea necesario el incremento brusco de la presin, es decir antes del punto muerto superior, a fin de dar tiempo a que la llama avance lo suficiente en la cmara de combustin, y lograr las presiones en el momento adecuado, recuerde que el pistn est en constante movimiento. A este tiempo de adelanto de la chispa con respecto al punto muerto superior se le llama avance al encendido. Si consideramos ahora la velocidad de avance de la llama como constante, resulta evidente que con el aumento de la velocidad de rotacin del motor, el pistn se mover ms rpido, por lo que si queremos que nuestro incremento de presin se haga siempre en la posicin adecuada del pistn en la carrera de fuerza, tendremos necesariamente, que adelantar el inicio del salto de la chispa a medida que aumenta la velocidad de rotacin del motor. De este asunto surge la segunda condicin que debe cumplir el sistema de encendido:

Condicin 2: El sistema de encendido debe ir adelantando el momento del salto de la chispa con respecto a la posicin del pistn gradualmente a medida que aumenta la velocidad de rotacin del motor. La consideracin hecha de que la velocidad de avance de la llama es constante no es estrictamente cierta, adems en dependencia del nivel de llenado del cilindro con mezcla durante la carrera de admisin y de la riqueza de esta, la presin dentro del cilindro se incrementar a mayor o menor velocidad a medida que se quema, por lo que durante el avance de la llama en un cilindro lleno y rico la presin crecer rpidamente y puede que la mezcla de las partes ms lejanas a la buja no resistan el crecimiento de la presin y detonen antes de que llegue a ellas el frente de llama, con la consecuente prdida de rendimiento y perjuicio al motor. De aqu surge la tercera condicin que debe cumplir el sistema de encendido:

Condicin 3: El sistema de encendido debe ir atrasando el momento del salto de la chispa a medida que el cilindro se llena mejor en la carrera de admisin.

d)Distribucin del encendido.- Cuando el motor tiene mltiples cilindros de trabajo resultar necesario producir la chispa cumpliendo con los requisitos tratados hasta aqu, para cada uno de los cilindros por cada vuelta del cigeal en el motor de dos tiempos, y por cada dos vueltas en el de cuatro tiempos. De aqu la cuarta condicin:

Condicin 4: El sistema de encendido debe producir en el momento exacto una chispa en cada uno de los cilindros del motor.Veamos ahora como se cumplen estas exigencias para el sistema de encendido.

e)El diagrama bsico.- En la figura 6.1 se muestra un diagrama de bloques de los componentes del sistema de encendido. Resulta imprescindible una fuente de suministro de energa elctrica para abastecer al sistema, este puede ser una batera de acumuladores o un generador.Fig. 6. 1 Diagrama de Bloques de los componentes del sistema de encendido.

Luego ser necesario un elemento que sea capaz de subir el bajo voltaje de la batera, a un valor elevado para el salto de la chispa (varios miles de voltios). Este generador de alto voltaje tendr en cuenta las seales recibidas de los sensores de llenado del cilindro y de la velocidad de rotacin del motor para determinar el momento exacto de la elevacin de voltaje. Para la elevacin del voltaje se usa un transformador elevador de altsima relacin de elevacin que se le llama bobina de encendido en trabajo conjunto con un generador de pulsos que lo alimenta. Ser necesario tambin un dispositivo que distribuya el alto voltaje a los diferentes cables de cada uno de los productores de la chispa dentro de los cilindros (bujas) en concordancia con las posiciones respectivas de sus pistones para el caso del motor policilndrico.

f)Descripcin de los componentes.- Dada la diversidad y de formas en que pueden cumplimentarse en la actualidad las exigencias del sistema de encendido y a su larga historia de adaptacin a las tecnologas existentes se hace difcil abarcar todas las posibilidades, no obstante, haremos un recorrido por los ms representativos.La aparicin en la dcada de los 60s del siglo pasado de los dispositivos semiconductores y en especial los transistores, y luego los circuitos integrados, sent pauta en la composicin y estructura de los sistemas de encendido, de manera que para hablar de ellos habr un antes, y un despus, que son decisivos a la hora de describir un sistema de estos. Utilizaremos para la descripcin del sistema uno de tipo clsico, de los utilizados antes de que los dispositivos electrnicos formaran parte del sistema.

g)Fuente de alimentacin.- La fuente de alimentacin del sistema de encendido depende en muchos casos de la futura utilizacin a que se destine el motor, as tenemos que normalmente para el motor del automvil que incluye, porque es requerido, una batera de acumuladores, se utiliza esta fuente para la alimentacin del sistema, pero para los motores estacionarios, especialmente los pequeos, donde la batera no es necesaria para otro fin, se acude a los generadores de pulsos elctricos conocidos como magnetos. Estos magnetos son pequeos generadores del tipo de rotor a imanes permanentes de comente alterna movidos por el propio motor y sincronizados con l que producen electricidad para alimentar el sistema de encendido durante el tiempo necesario para generar la chispa. En ocasiones y para la mayora de los motores mono cilndricos pequeos de arranque manual, la electricidad la induce un imn permanente empotrado en el volante en el lugar apropiado al pasar frente a una bobina fija en el cuerpo del motor.

h)Generacin del alto voltaje.- El voltaje de alimentacin del sistema de encendido, por ejemplo, alimentado con una batera suele ser de 6, 12, o 24 volts, mucho ms bajo de los 18,000 a 25,000 voltios necesarios para generar la chispa entre los electrodos de la buja, separados hasta 2mm, y bajo la presin de la compresin. Para lograr este incremento se acude a un transformador elevador con muy alta relacin entre el nmero de vueltas del primario y del secundario, conocido como bobina de encendido. Usted se preguntar Cmo un transformador, si es corriente directa? pues s, veamos como:En la figura 6.2 se muestra un esquema del modo de convertir el voltaje de la batera al necesario para la chispa en el motor mono cilndrico.Note como la corriente de la batera est conectada al primario del transformador a travs de un interruptor y que la salida del secundario se conecta al electrodo central de la buja. Todos los circuitos se cierran a tierra.El interruptor est representado como un contacto, que era lo usual antes de la utilizacin de los dispositivos semiconductores. Hoy en da ese contacto es del tipo electrnico de diversos tipos.Mientras el contacto est cerrado, circula una comente elctrica por el primario del transformador, en el momento de abrirse el contacto, esta comente se interrumpe por lo que se produce un cambio muy rpido del valor del campo magntico generado en el ncleo del transformador, y por lo tanto la generacin de un voltaje por breve tiempo en el secundario. Como la relacin entre el nmero de vueltas del primario y del secundario es muy alta y adems el cambio del campo magntico ha sido violento, el voltaje del secundario ser extremadamente ms alto, capaz de hacer saltar la chispa en la buja.

Sincronizando el momento de apertura y cierre del contacto con el movimiento del motor y la posicin del pistn, se puede generar la chispa en el momento adecuado al trabajo del motor en cada can-era de fuerza. Si en lugar de una batera se utiliza un magneto, el esquema es esencialmente el mismo, con la diferencia de que el magneto estar generando la comente del primario en el momento de apertura del contacto, aunque en el resto del ciclo no genere nada. Utilizando el sincronismo adecuado, magneto-contacto-posicin del pistn el encendido estar garantizado.Fig. 6. 2 Esquema del circuito primario y secundario del sistema de encendido.

i)Distribucin.- Cuando el motor tiene ms de un cilindro se necesita un chispa para cada uno, puede optarse por elaborar un sistema completo independiente por cilindro y de hecho se hace, pero lo ms comn es que solo haya un sistema generador del alto voltaje que produzca la elevacin tantas veces como haga falta (una vez por cilindro) y otro aparato que distribuya la electricidad a la buja del cilindro correspondiente. Este dispositivo se llama distribuidor.En la figura 6.3 se muestra un esquema que sirve para entender cmo funciona el distribuidor.Hemos supuesto el sistema de encendido para un motor de seis cilindros.Como se explic anteriormente, un contacto elctrico interrumpe el circuito primario de la bobina de encendido y genera en el secundario el voltaje suficiente. En este caso una leva hexagonal sincronizada con el motor a travs de engranajes gira, y abre el contacto en seis ocasiones por cada vuelta, el voltaje generado por la bobina de encendido se conecta a un puntero que gira tambin sincronizado con el motor, de manera que cada vez que la leva abre el contacto, uno de los terminales que conduce a una buja est frente al puntero y recibe la comente. Colocando, adecuadamente los cables a las bujas correspondientes se consigue que con un solo circuito generador de alto voltaje se alimenten todas las bujas en el momento propicio.Fig. 6. 3 Esquema del funcionamiento del distribuidor.

En la figura 6.4 se ilustra el trabajo del distribuidor con un animado, considerando media vuelta del puntero del distribuidor.

Fig. 6. 4 Esquema del funcionamiento del distribuidor.

j)Adelanto al encendido con la velocidad del motor.- Ya sabemos cmo se genera el alto voltaje y adems como se distribuye a las diferentes bujas del motor, ahora veremos cmo se puede adelantar el encendido con el aumento de la velocidad de rotacin del motor. Consideremos el esquema de la figura 6.3, en l una leva determina el momento de la apertura del contacto y con esto el momento en que se produce la chispa en la buja. Hemos visto que esta leva est montada en un eje que a su vez se mueve desde el motor a travs de un engranaje para garantizar el debido sincronismo. Si montamos la leva en su eje de manera que pueda girar sobre l y determinamos su posicin exacta con respecto al eje a travs de un mecanismo centrfugo podremos modificar la posicin de la leva con respecto al eje en dependencia de la magnitud de la velocidad de su giro. De esta forma podremos ir adelantando el encendido cuando la velocidad aumenta y disminuyndolo cuando esta velocidad baja. Como se altera la posicin, la punta de la leva alcanzar a abrir el contacto con ms o menos atraso. Este simple procedimiento es el que se usa con mucha frecuencia en los sistemas de encendido de los motores de automvil. Unos contrapesos adelantan la posicin de la leva con respecto a su eje debido a la fuerza centrfuga cuando la velocidad sube, y los muelles de recuperacin del mecanismo la hacen retomar cuando baja.

k)Atraso al encendido cuando se llena mejor el cilindro.- Cuando se aprieta el acelerador se abre la mariposa del carburador o del sistema de inyeccin de gasolina y se llena mejor el cilindro del motor, esta apertura hace que la magnitud del vaco dentro del conducto de admisin entre el cilindro y la mariposa se reduzca, es decir la presin absoluta en este conducto aumenta al haber mejor acceso a la presin atmosfrica exterior.De esta forma, la magnitud de la presin absoluta dentro del conducto de admisin sirve para conocer de manera indirecta como se ha llenado el cilindro del motor, el valor de esta presin absoluta es la que se utiliza para adelantar o atrasar el momento del encendido. Para ello la base donde est montado el contacto descrito en la figura 6.3 se construye de manera tal que pueda girar con respecto al eje de la leva. Observe el animado de la figura 6.5. Un diafragma flexible al que se le aplica la presin del conducto de admisin vence la fuerza de un resorte (no representado), haciendo girar la base del contacto en mayor o menor proporcin de acuerdo a la presin y por lo tanto mueve el contacto con respecto a la leva con lo que la apertura de este se logra ms temprano o ms tarde de acuerdo al llenado del cilindro. Resulta ser el mismo efecto del mecanismo centrfugo del punto anterior, pero en este caso teniendo en cuenta el valor absoluto de la presin en el conducto de admisin.

Fig. 6. 5 Funcionamiento del avance del distribuidor.

l)Pongamos todo junto.- Tratemos ahora de poner todo junto como un conjunto, para ello utilizaremos el esquema de la figura 6.6 correspondiente al sistema de encendido tpico por contacto, tal y como se usaba antes de la introduccin de los dispositivos semiconductores.Observe que el cable procedente de la batera pasando por el interruptor de arranque alimenta el primario de la bobina de encendido. El circuito del primario se completa a tierra con el contacto dentro del dispositivo llamado como Conjunto distribuidor.Note tambin como la leva y el rotor que distribuye la corriente de alto voltaje a las diferentes bujas, estn montados en el eje que se conecta al motor.Un elemento nuevo es el condensador, est conectado en paralelo con el elemento mvil del contacto, este condensador ayuda a reducir las chispas en el contacto y aumenta la potencia de la chispa.El mecanismo centrfugo y el diafragma que sirven para acomodar el avance al encendido no estn representados.El cable de alto voltaje que sale de la bobina de encendido entra al centro del rotor por medio de un contacto deslizante y este lo transmite a la buja correspondiente al girar.

Fig. 6. 6 Esquema de un sistema de encendido con platinos.

Un distribuidor real luce as como se muestra en la figura 6.7, en el costado izquierdo est el diafragma de avance al que se conecta una manguera procedente del carburador. La tapa de color negro donde se conectan los cables de alta tensin est construida de un material plstico resistente al calor y aislante de la electricidad que se acopla al cuerpo con la ayuda de unas presillas metlicas fcilmente desmontables. Observe el tomillo lateral, ah se conecta el cable procedente de la bobina de encendido, el cable exterior que se muestra, es el del condensador, que en este caso est en el exterior detrs del diafragma.La pieza dorada ms inferior es el acoplamiento al engranaje del motor.

Fig. 6. 7 Distribuidor del sistema de encendido.

III. TAREAS PARA EL ALUMNO1. Hacer un resumen del sistema de encendido y elaborar un informe2. Dibujar esquemticamente el sistema de encendido e indicar sus componentes

3. Cuestionario

1.- Cules son las funciones del distribuidor de encendido?Cierra y abre el circuito entre la batera y la bobina de encendido.Distribuir el impulso de alta tensin hasta la correspondiente buja en el preciso instante, por medio del rotor y la cabeza del distribuidor.

2.- Cul es la finalidad de las bujas?Tiene la funcin de hacer saltar la chispa para inflamar la mezcla en la cmara de combustin.

3.- Cul es la finalidad de la bobina de encendido?Tiene la finalidad de trasformar el voltaje de la batera de 6 o 12 voltios, elevndolo hasta el alto voltaje necesario para que se produzca la chispa en el espacio comprendidos entre los electrodos.

4.- Explicar la diferencia entre los distribuidores de puntos de contacto y de captacin magntica.Puntas de contacto.- este distribuidor se compone de la caja, el eje conducido, con la leva de rupcion y mecanismo de avance, una placa de ruptor con las puntas de contacto, un rotor y la cabeza del distribuidor. El eje esta ordinariamente conducido por el eje de levas del motor mediante piones helicoidales, y gira a la mitad de velocidad que el eje de levas.Ordinariamente el eje del distribuidor esta acoplado al eje que transmite el movimiento a la bomba de aceite.La rotacin del eje y de la leva del ruptor hace que los contactos del distribuidor se abran y cierren. As se produce un impulso de alta tensin en la bobina.Con captacin magntica.- estando colocada la cabeza, el distribuidor presenta el mismo aspecto que el de puntas de contacto, pero quitada la cabeza las diferencias entre ellos son evidentes. La unidad de control del transistor est conectada entre el primario de la bobina de encendido y la batera. Esto permite que pase corriente desde la batera hasta el arrollamiento primario de la bobina, y que se interrumpa la corriente por las seales mandadas desde el distribuidor.

5.- Qu dos tipos de avance de chispa se incorporan en los distribuidores de encendido?Centrifugo.-cuando el motor funciona a marcha lenta o ralent.Vaco.-estando la mariposa de los gases del carburador parcialmente abierta. Se produce un vaco parcial en el mltiple de admisin.

6.- Cul es la finalidad de la resistencia incorporadas en algunas bujas?La finalidad de esta resistencia es reducir las interferencias de radio y de televisin originadas con el sistema de encendido as como el efecto de erosin en los electrodos de la buja producido por las chispas.

7.- Enumerar varios dispositivos indicadores instalados en el tablero de instrumentos del coche.El de nivel de combustibleEl de presin de aceiteEl de la temperatura del motorY el ampermetro (entre la batera y la dinamo)

IV. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES Se pudo observar la estructura del sistema de encendido (su disposicin en el motor).

Adems se pudo observar cada uno de los componentes de mencionado sistema como son: Sistema de carga (alternador y dinamo). Sistema elctrico (cableado). Acumuladores de energa elctrica (bateras). Motor de arranque.

Se pudo aclarar con la ayuda del docente el principio de funcionamiento del sistema que se ha estudiado.

Tambin nos pudimos dar cuenta sobre la importancia de mencionado sistema en la estructura del motor como un todo.

V. BIBLIOGRAFIA http://www.automecanico.com/auto2002/encplatin0.jpg http://www.sabelotodo.org/automovil/sistencendido.html http://www.mecanicaymotores.com/el-sistema-de-encendido.html http://nipponpower.mx/foro/archive/index.php/t-24639.html