Bobina de encendido - Ignition coil

Bobina de encendido Aceon Bright
Bobina de encendido Bosch en un Saab 96 .
Bobinas de encendido dobles (cilindros azules, parte superior de la imagen) en un Saab 92 .

Una bobina de encendido (también llamado una bobina de encendido ) es una bobina de inducción en un automóvil 's sistema de encendido que transforma la de la batería voltaje a los miles de voltios necesarios para crear una chispa eléctrica en las bujías de encendido para encender el combustible. Algunas bobinas tienen una resistencia interna, mientras que otras dependen de un cable de resistencia o una resistencia externa para limitar la corriente que fluye hacia la bobina desde el suministro de 12 voltios del automóvil. El cable que va de la bobina de encendido al distribuidor y los cables de alto voltaje que van del distribuidor a cada una de las bujías se denominan cables de bujía o cables de alta tensión . Originalmente, cada sistema de bobina de encendido requería puntos de interruptores de contacto mecánicos y un condensador (condensador). Los sistemas de encendido electrónico más recientes utilizan un transistor de potencia para proporcionar pulsos a la bobina de encendido. Un automóvil de pasajeros moderno puede usar una bobina de encendido para cada cilindro del motor (o par de cilindros), eliminando los cables de bujía propensos a fallas y un distribuidor para enrutar los pulsos de alto voltaje.

Los sistemas de encendido no son necesarios para los motores diesel que dependen de la compresión para encender la mezcla de aire y combustible.

Principios básicos

Una bobina de encendido consta de un núcleo de hierro laminado rodeado por dos bobinas de alambre de cobre. A diferencia de un transformador de potencia , una bobina de encendido tiene un circuito magnético abierto : el núcleo de hierro no forma un bucle cerrado alrededor de los devanados. La energía que se almacena en el campo magnético del núcleo es la energía que se transfiere a la bujía .

El devanado primario tiene relativamente pocas vueltas de alambre grueso. El devanado secundario consta de miles de vueltas de cable más pequeño, aislado del alto voltaje por esmalte en los cables y capas de aislamiento de papel aceitado. La bobina generalmente se inserta en una lata de metal o caja de plástico con terminales aislados para las conexiones de alto y bajo voltaje. Cuando el interruptor de contacto se cierra, permite que la corriente de la batería fluya a través del devanado primario de la bobina de encendido. La corriente no fluye instantáneamente debido a la inductancia de la bobina. La corriente que fluye en la bobina produce un campo magnético en el núcleo y en el aire que lo rodea. La corriente debe fluir lo suficiente para almacenar suficiente energía en el campo para la chispa. Una vez que la corriente se ha acumulado a su nivel máximo, se abre el disyuntor de contacto. Dado que tiene un condensador conectado a través de él, el devanado primario y el condensador forman un circuito sintonizado , y a medida que la energía almacenada oscila entre el inductor formado por la bobina y el condensador, el campo magnético cambiante en el núcleo de la bobina induce mucho mayor voltaje en el secundario de la bobina. Los sistemas de encendido electrónico más modernos funcionan exactamente con el mismo principio, pero algunos se basan en cargar el condensador a unos 400 voltios en lugar de cargar la inductancia de la bobina. La sincronización de la apertura de los contactos (o la conmutación del transistor) debe coincidir con la posición del pistón en el cilindro para que la chispa pueda sincronizarse para encender la mezcla de aire / combustible y extraer el mayor momento angular posible. Esto suele ser varios grados antes de que el pistón alcance el punto muerto superior . Los contactos salen de un eje que es impulsado por el árbol de levas del motor o, si se usa encendido electrónico, un sensor en el eje del motor controla la sincronización de los pulsos.

La cantidad de energía en la chispa necesaria para encender la mezcla de aire y combustible varía según la presión y la composición de la mezcla y la velocidad del motor. En condiciones de laboratorio, se requiere tan solo 1 milijulio en cada chispa, pero las bobinas prácticas deben entregar mucha más energía que esta para permitir una presión más alta, mezclas ricas o pobres, pérdidas en el cableado de encendido y fugas y suciedad en las bujías. Cuando la velocidad del gas es alta en el espacio de chispa, el arco entre los terminales se aleja de los terminales, lo que hace que el arco sea más largo y requiere más energía en cada chispa. En cada chispa se entregan entre 30 y 70 milijulios.

Materiales

Anteriormente, las bobinas de encendido se fabricaban con devanados de alto voltaje aislados con barniz y papel, se insertaban en una lata de acero estirado y se llenaban con aceite o asfalto para el aislamiento y la protección contra la humedad. Las bobinas de los automóviles modernos se funden en resinas epoxi rellenas que penetran en los huecos del bobinado.

Un sistema moderno de una sola chispa tiene una bobina por bujía. Para evitar chispas prematuras al comienzo del pulso primario, se instala un diodo o un espacio de chispa secundario en la bobina para bloquear el pulso inverso que de otro modo se formaría.

En una bobina destinada a un sistema de chispa desperdiciada , el devanado secundario tiene dos terminales aislados del primario y cada terminal se conecta a una bujía. Con este sistema, no se necesita ningún diodo adicional ya que no habría una mezcla de aire y combustible presente en la bujía inactiva.

En una bobina de baja inductancia, se utilizan menos espiras primarias, por lo que la corriente primaria es mayor. Esto no es compatible con la capacidad de los puntos de interruptores mecánicos, por lo que se utiliza la conmutación de estado sólido.

Uso en automóviles

Esquema del sistema de encendido por chispa desperdiciada del Citroën 2CV

Los primeros motores de combustión interna de gasolina (gasolina) utilizaban un sistema de encendido por magneto , ya que no se instalaba ninguna batería en el vehículo; magnetos todavía se utilizan en pistón-motor de la aeronave para mantener el motor en funcionamiento en caso de fallo eléctrico. El voltaje producido por un magneto depende de la velocidad del motor, lo que dificulta el arranque. Una bobina que funciona con batería puede proporcionar una chispa de alto voltaje incluso a bajas velocidades, lo que facilita el arranque. Cuando las baterías se volvieron comunes en los automóviles para el arranque y la iluminación, el sistema de bobina de encendido desplazó el encendido por magneto.

En vehículos más antiguos, una sola bobina serviría a todas las bujías a través del distribuidor de encendido . Las excepciones notables son el Saab 92 , algunos Volkswagen y el Wartburg 353, que tienen una bobina de encendido por cilindro. El Citroën 2CV de 1948 bicilíndrico plano usaba una bobina de dos extremos sin distribuidor, y solo disyuntores de contacto, en un sistema de chispa desperdiciado .

Sistemas de encendido modernos

Paquete de bobinas de un motor Opel
Artículo principal: sistema de encendido

En los sistemas modernos, el distribuidor se omite y el encendido se controla electrónicamente. Se utilizan bobinas mucho más pequeñas con una bobina para cada bujía o una bobina que sirve a dos bujías (por ejemplo, dos bobinas en un motor de cuatro cilindros o tres bobinas en un motor de seis cilindros). Una bobina de encendido grande emite unos 40 kV, y una pequeña, como la de una cortadora de césped, produce unos 15 kV. Estas bobinas pueden montarse de forma remota o pueden colocarse en la parte superior de la bujía, lo que se conoce como encendido directo (DI) o bobina sobre bujía. Donde una bobina sirve a dos bujías (en dos cilindros), es a través del sistema de chispa desperdiciada . En esta disposición, la bobina genera dos chispas por ciclo en ambos cilindros. El combustible en el cilindro que se acerca al final de su carrera de compresión se enciende, mientras que la chispa en su compañero que se acerca al final de su carrera de escape no tiene ningún efecto. El sistema de chispa desperdiciada es más confiable que un sistema de bobina simple con distribuidor y menos costoso que el de bobina sobre bujía.

Cuando las bobinas se aplican individualmente por cilindro, todas pueden estar contenidas en un solo bloque moldeado con múltiples terminales de alta tensión. Esto se denomina comúnmente paquete de bobinas.

Un paquete de bobinas defectuoso puede provocar un fallo de encendido, un mal consumo de combustible o una pérdida de potencia.

Bobinas relacionadas

Ver también

Patentes

Referencias

enlaces externos