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Practica de laboratorio automotriz en electricidad, Sistema de encendido convencional...

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ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO INGENIERÍA AUTOMOTRIZ PRÁCTICA No. 7 TEMA: SISTEMA DE ENCENDIDO OBJETIVOS:  

Comprender el funcionamiento del sistema de encendido Realizar las verificaciones posibles al sistema y sus elementos.

EQUIPO NECESARIO      

Vehículo de pruebas. Sistema de encendido por platino o por condensador. Lámpara estroboscópica Juego de llaves Cables de conexión Multímetro.

REVISIÓN TEÓRICA: Una mezcla aire combustible explota dentro del cilindro. La potencia por la expansión de los gases. El sistema de encendido es la fuente de las chispas, las que inician las explosiones de la mezcla. Requisitos: 

 

Una chispa fuerte: al comprimir la mezcla en el cilindro la presión en el aire aumenta la resistencia eléctrica, es así que el voltaje suministrado a las bujías debe ser lo suficientemente alto para asegurar la generación de la chispa. Distribución de encendido: se debe disponer de medios para variar la distribución de la chispa de acuerdo a la variación de rpm y carga en el motor. Durabilidad: si el sistema de encendido falla el motor no funcionará, debiendo soportar vibraciones, calor y variaciones de voltaje.

Bobina de encendido: Autoinducción: un campo magnético es generado cuando la corriente fluye por la bobina, dando como resultado una FEM, creando un flujo magnético en el secundario de la bobina. Corriente primaria y voltaje secundario: La cantidad de FEM es determinada por:  

Cantidad de flujo magnético, cuanto mayor es el flujo magnético generado en la bobina, más alta será la cantidad de voltaje inducido. Número de arrollamientos: cuanto mayor sea el número de arrollamiento mayor será el voltaje inducido.

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Cambio de campo magnético: mientras más alto es el cambio de flujo entre bobina primaria y secundaria, mayor será el voltaje inducido.

OPERACIÓN DEL SISTEMA DE ENCENDIDO: Platinos cerrados: La corriente de la batería circula por el positivo de la bobina primaria, a través del terminal negativo y platinos para cerrar a masa. Creando líneas de fuerza en torno a las bobinas. Platinos abiertos: A medida que gira el cigüeñal y por lo tanto el árbol de levas del distribuidor abre los platinos, haciendo que la corriente en la bobina primaria se interrumpa. Como resultado el flujo generado empieza a reducirse, generando una FEM en cada bobina, evitando que el flujo magnético se reduzca. El cambio de flujo magnético que se corta da como resultado una variación muy grande de tensión por unidad de tiempo. Platinos cerrados: La corriente empieza a circular en la bobina primaria y el flujo magnético de la bobina primaria aumenta. Generando una fuerza contra electromotriz, evitando los aumentos de la corriente en la bobina primaria. Resistor: Se conecta en serie con la bobina primaria, permitiendo mantener aceptable la caída de tensión secundaria a altas velocidades.

La ventaja del sistema de encendido con resistor externo es la capacidad de arranque mejorada. Porque circula más corriente durante el arranque disminuyendo el voltaje de batería, reduciendo la corriente primaria en la bobina, reduciendo el voltaje inducido en el secundario provocando las chispas más débiles.

Distribuidor:

PARTES:    

Platinos, resortes, amortiguador. Tapa del distribuidor, rotor Avanzado de encendido centrífugo y por vacío. Condensador. Platinos: Se abren y se cierran de acuerdo al movimiento de la leva instalada en el eje del regulador, el que es movido por el árbol de levas que gira a la mitad de la velocidad del cigüeñal. A medida que la leva gira cada lóbulo empuja y abre los platinos. Al terminar una vuelta de la leva ha interrupido el devanado primario tantas veces como cilindros tiene el motor.

Los platinos se queman debido a las chispas de alta tensión provocadas, dando lugar a su cambio y comprobación periódica. Los platinos son esenciales en el funcionamiento del encendido, las comprobaciones de su desempeño son:   

Resistencia de contacto de los platinos Separación del bloque de fricción. Angulo Dwell.

Resistencia:  

Adhesión de aceite o grasa Alineación incorrecta

Separación del bloque de fricción:

ÁNGULO DWELL: Ángulo de cierre de la leva, es el ángulo de rotación del eje distribuidor entre el momento en que los platinos están cerrados y el momento en que se abre por acción de la leva.

Condensador: Está conectado en paralelo con los platinos, la tensión inducida en la bobina secundaria aumenta a medida que se acelera la interrupción de la corriente primaria. Esta interrupción genera alta tensión 400 a 500 voltios, en la bobina primaria. Para minimizar el arco entre contactos de los platinos se almacena en el condensador.

Avanzador de encendido: Después de que la chispa ha encendido la mezcla, se necesita tiempo para que se propague la llama. Por esta razón se necesita un retardo entre el momento del primer encendido y el logro de la máxima presión de combustión.

Si la distribución se adelanta demasiado: 

La máxima presión de combustión ocurrirá a 10° APMS. Ocurrirá una combustión espontánea y golpeteo.

Si la distribución se retarda demasiado: 

La máxima presión de combustión ocurrirá a 10° DPMS. La presión dentro del cilindro será baja, la potencia va a disminuir y el consumo de combustible aumentará.

Avanzador regulador: Cuando la velocidad del motor aumenta el regulador avanza la distribución, para que la máxima presión de combustión se presente siempre 10° DPMS.

Los contrapesos instalados en el eje del distribuidor hacen girar la leva con relación a la fuerza centrífuga de los contrapesos que giran con el eje, para avanzar la distribución de abertura de los platinos. Avanzador por vacío: Está basado en la carga del motor, es decir la variación de vacío en el múltiple de admisión avanza la distribución cuando la carga es ligera, para asegurar que la presión de combustible máxima siempre se produzca 10° DPMS. Está construido por un diafragma, resortes y varilla. Cuando la válvula de obturación se abre ligeramente, se genera vacío en el orificio de avance. Este vacío tira de la barra avanzadora de la distribución del encendido mediante el ángulo de rotación de la placa de platinos. A medida que aumenta el vacío en el orificio de avance, aumenta el desplazamiento del diafragma, es decir, el ángulo de rotación de la placa de platinos. Sección del distribuidor: La corriente de alta tensión generada en el devanado secundario de la bobina de encendido pasa desde el terminal secundario de la bobina al electrodo central de la tapa de distribuidor, a través del cable de alta tensión. La corriente se reparte desde elelectrodo central hacia los electrodos laterales y hacia las bujías de cada cilindro a través de cables de alta tensión. Debido a la alta tensión a transportar necesita tener un alto aislamiento y rendimiento de conducción al mismo tiempo.

Rotor: Está fabricado de resina epóxica como la tapa del distribuidor, con la punta del electrodo de plomo o aluminio, evitando así la radio interferencia y el ruido.

PROCEDIMIENTO: Realizar esta prueba para comprobar que hay voltaje del distribuidor a cada bujía. 1. Inspección de los cables de alta tensión: Remover

los cables por guardapolvo de caucho.

el

Están en buen estado

2. Comprobar la resistencia entre los cables y la tapa de distribución. 1) 6,2 K 2) 6,2 K 3) 6,45 K 4) 6,32 K

Resistencia máxima: menos de 25 kΩ/ cable.

3. Inspección de la bobina 1. Desconecte el cable de alta tensión 2. Desconectar el conector de cable del distribuidor 3. Compruebe la resistencia de la bobina primaria R = 2,2 Ω

Resistencia en frío de la bobina primaria: 1,3 – 1,6 Ω. 4. Comprobar la resistencia de la bobina secundaria. R = 13,1 Ω Resistencia en frío de la bobina secundaria: 10,7 – 14,5k Ω. 4. Comprobar la resistencia del resistor R = 2,3 Ω

Resistencia en frío del resistor: 1,3 – 1,5 Ω. 5. Comprobar la línea de la fuente de energía a. Con el interruptor en on conectar el voltímetro (+) al terminal del resistor, y el negativo a tierra. Comprobar el voltaje. 12 voltios.

V = 10,15 v b. Con el interruptor en start, el terminal positivo del voltímetro al positivo de la bobina y el negativo a tierra, Voltaje 12V.

V = 11,5 v

6. Comprobar los platinos: Medir la separación de los platinos entre la leva y el bloque de fricción. 0,45mm. Ajustar y limpiar superficies.

7. Comprobar el avance del regulador. Gire el rotor en sentido antihorario, liberarlo y comprobar que regresa 8. Comprobar el estado de la tapa del distribuidor Cambiar.

9. Verificar el avance de encendido con la lámpara estroboscópica

ANÁLISIS DE RESULTADOS: 

REGISTRAR CON DIAGRAMAS DE CONEXIÓN FUNCIONAL LAS PRUEBAS REALIZADAS

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REALIZAR UN ENSAYO DE 400 PALABRAS SOBRE EL EFECTO DE ÁNGULO DWELL MAYOR Y MENOR.

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"Dwell". Se define como la fracción de tiempo en que los contactos del ruptor permanecen cerrados con respecto al ángulo disponible

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El ángulo de cierre es el determinado por el cierre de los contactos del ruptor. El ángulo de apertura es el determinado por la apertura de los contactos del ruptor. Ambos ángulos están íntimamente ligados en el funcionamiento del circuito de encendido, ya que durante el tiempo de cierre la corriente primaria está excitando el núcleo de la bobina para crear el campo magnético inductor; por lo tanto cuanto mayor es el tiempo de cierre, mayor será la tensión que se induce en el secundario de la bobina por lo tanto mayor será la alta tensión que se genera. Por otra parte, al ser menor el tiempo de apertura, la variación de flujo es más rápida y, por tanto, también la alta tensión generada en el secundario.

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No obstante, estos ángulos guardan cierta relación en sus límites máximos, ya que, si un ángulo de cierre es demasiado grande, el ángulo de apertura puede no ser suficiente (teniendo en cuenta el número de revoluciones del motor), para dar tiempo a que salte la chispa entre los electrodos de la bujía. El valor "Dwell" depende del ángulo disponible (debido a que cuanto mayor número de cilindros tiene el motor, menor será el tiempo de cierre para los contactos del ruptor. También depende de la distancia de separación de los contactos. Si la apertura es excesiva, se retrasara el tiempo de cierre y una apertura escasa puede dar lugar a que estos no se abran debido a la velocidad de los motores actuales. Para finalizar el valor "Dwell" depende del nº de r.p.m. del motor, ya que a mayor nº de revoluciones el tiempo disponible de apertura y cierre de contactos es menor.

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Estos efectos indican la importancia que tiene un buen reglaje de platinos, cuya separación debe oscilar entre 0,4 y 0,45 mm.

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La leva del distribuidor posee cierto número de salientes (2 para los motores bicilíndricos, 4 para los de 4 cilindros y 6 para los de 6 cilindros), que sirven para abrir y cerrarlos contactos con el fin de provocar la sobrecorriente de apertura del circuito primario de la bobina. El ángulo de cierre (dwell) debe respetar ciertos límites; éstos son: 60 + 2° en un motor de 4 cilindros y 40 + 2o en uno de 6 cilindros. Si el dwell es mayor que estos valores, significa que los platinos se hallan demasiado juntos, mientras que cuando es menor, los platinos se encuentran demasiado separados; en ninguno de los dos casos, la instalación de encendido puede funcionar correctamente.

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Al acoplar en paralelo el condensador con los contactos del ruptor, la corriente inducida al abrirse los contactos no salta a través de ellos, sino que será absorbida por el condensador para cargarse. A su vez devuelve durante el periodo de cierre de los contactos la energía absorbida al circuito, compensando la energía perdida durante la apertura de los contactos.

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REALIZAR TABLAS EN CADA UNO DE LOS PASOS DEL PROCEDIMIENTO CON DATOS REALES DE LA PRÁCTICA.

Pruebas Realizadas Inspección de los cables de alta tensión

Resultados Se encuentran en buen estado

Resistencia entra los cables y la tapa de Los valores de las resistencias son: 1. 6,2 K distribución 2. 6,2 K 3. 6,45 K 4. 6,32 K Inspección de la bobina Resistencia de bobina primaria: o 2,2 Resistencia de bobina secundaria: o 13,1 Resistencia del resistor Resistencia del resistor: o 2.3 Comprobación de la línea de energía Con interruptor en ON (del resistor a tierra): o 10,15 v Con interruptor en start (de la bobina a tierra): o 11,5 v Comprobar los platinos Separación aprox: 0,45 mm Comprobar el avance del regulador El rotor regresa

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DESCRIBIR EN 400 PALABRAS LAS FALLAS MÁS COMUNES EN EL SISTEMA DE ENCENDIDO.

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Este sistema de encendido por platinos, (a comparación del encendido electrónico), presenta un desgaste físico, causado por el roce entre la leva que abre el platino y el mismo platino, y esto causa que el platino se descalibre, igualmente en ocasiones el porta-platinos presenta un movimiento excesivo, e igualmente causa que el platino se mueva, y no abra correctamente a la medida. La falla más común presentan regularmente es que los platinos se "flamean" ya sea por un desgaste de los mismos, porque el condensador este inservible, o por una mala calibración, esto provoca que el motor aviente explosiones por el escape, que cueste trabajo arrancarlo, que la maquina se escuche dispareja, etc.

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El principal problema de operación que se presenta en un sistema de encendido con distribuidor, es la constante alteración del efecto Hall ( En un conductor por el que circula una corriente, en presencia de un campo magnético perpendicular al movimiento de las cargas,); y esto, prácticamente imposibilita el encendido del

motor.       

Circuito de la bobina primaria abierto o desconectado. Controlar conexionado desde la llave de encendido, la bobina, los contactos y el interruptor. Perdida de alta tensión. Probar la salida en el capuchón terminal de la cabeza del distribuidor, en cada uno de los capuchones y en los conductores. Desgaste de las bujías

Tapa del distribuidor o rotor perforados por alta tensión. Arrollamiento de la bobina del impulsor interrumpido. Arrollamiento primario de la bobina de encendido, interrumpido. En encendido irregular las causas podrían ser cable de alta tensión, parte superior de la bobina, tapa del distribuidor o rotor, con descarga a masa. Bobina de encendido con

arrollamiento secundario parcialmente en cortocircuito o interrumpido. Bujía defectuosa.

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En un distribuidor de platinos o puntos por defecto del condensador se queman los platinos y se tiene que cambiar platino y condensador (lo anterior es historia) se revienta la tapa (pieza donde conectan los cables a las bujías) pero por dentro, así que no se nota pero hace explosiones, también se desgasta el rotor por lo cual no alcanza ha hacer contacto con las terminales y la principal que hasta los de efecto hall lo tiene es el desgaste del vástago con el cuerpo del distribuidor y esa variación le afecta al grado de que se llena de aceite (el del interior del motor) es muy raro que un distribuidor electrónico se dañe, solo por desgaste natural de las piezas Holgura de los contactos del ruptor mal ajustada. Encendido mal sincronizado. Distribuidor suelto. Bujías con exceso de uso u holgura de electrodos mal reglada. Circuito de alimentación del circuito primario con caídas de tensión Bobina de alta tensión en mal estado. Ruptor en mal estado. Condensador en mal estado. Distribuidor mal colado. Sistemas de avance automático en mal estado. Cables de alta tensión con fugas de corriente a masa. Cables de alta tensión cambiados de cilindro.

REALIZAR UN CUADRO DE QUEJAS O ESTADO, CAUSA POSIBLE, VERIFICACIÓN Y CORRECCIÓN DEL SISTEMA DE ENCENDIDO CONVENCIONAL.

AVERÍAS

SOLUCIÓN

Bobinado primario a masa. Controlar las bobinas

Cambiarlas si es necesario.

Contactos pegados. Los contactos pueden estar pegados porque por ellos ha circulado corriente excesiva, o puede haberse vencido el resorte y aquellos ya no se separan. Contactos quemados

Verificar, ajustar o cambiar en caso necesario.

Falta de sincronismo Condensador defectuoso

Controlar y efectuar la regulación correspondiente. Sustituirlo.

Bujías sucias o defectuosas

Limpiar y ajustar o reemplazar.

Tapa del distribuidor o conductores del mismo,

Controlar y sustituir.

Limpiar o reemplazar.

defectuosos Contactos gastados, sucios o fuera de regulación

Limpiar, ajustar o reemplazar.

Fallas en los mecanismos de avance.

Verificar los mecanismos de avance del distribuidor.

Conexiones de alta tensión defectuosas.

Controlar, reparar o sustituir.

Chispas cruzadas.

Elevada resistencia en el circuito del condensador. Mala distribución de los conductores. Excesivo ángulo de contacto. Retraso en el tiempo de encendido..

Perdidas de alta tensión.

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Controlar el conexionado de alta tensión, la tapa del distribuidor, y verificar la aislación de todo el sistema. Controlar posibles roturas, falsas conexiones, y cambiar el condensador si es preciso. Controlar y volver a realizar el conexionado Reajustar los contactos. Regular el encendido. Como también puede ser causas mecánicas a falta de agua o a una avería en el sistema de regulación reglaje atrasado en las válvulas o a otras condiciones generales del motor Controlar la tapa de la bobina, la tapa del distribuidor, los capuchones y los cables que van de las bobinas al distribuidor y de este a la bujías.

REALIZAR EL DIAGRAMA DE CONEXIÓN DEL SISTEMA DE ENCENDIDO CONVENCIONAL.

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PREGUNTAS: 1. Clasificar los Elementos de alta y de baja tensión de encendido. a. Elementos alta tensión

i. Bujías ii. Cables de alta tensión iii. Distribuidor b. Elementos de alta tensión i. Llave de contacto ii. Batería iii. Resistencia iv. Bobina de encendido 2. Realizar un listado de órdenes de encendido para 4, 6 y 8 cilindros.

ÓRDENES DE ENCENDIDO PARA 4, 6 Y 8 CILINDROS. 4 cilindros 1-3-4-2 La mayoría de los 4 cilindros en línea, Motor Ford Taunus V4.

6 cilindros

8 cilindros

1-2-4-3

Algunos motores Ford británicos, Motor Ford Kent

1-5-3-6-2-4 1-6-5-4-3-2 1-2-3-4-5-6 1-4-2-5-3-6 1-8-4-3-6-5-7-2 1-8-7-2-6-5-4-3 1-3-7-2-6-5-4-8 1-5-4-8-7-2-6-3 1-6-2-5-8-3-7-4 1-8-7-3-6-5-4-2 1-5-4-2-6-3-7-8 1-5-6-3-4-2-7-8 1-5-3-7-4-8-2-6

6 en línea Motor GM 3800 Motor GM 60-Degree V6 Motor Mercedes-Benz M104 Chrysler Fifth Avenue de 1988, Motor Chevrolet Small-Block Motor GM LS Porsche 928, Motor Ford Modular, Motor Ford Windsor BMW S65 8 en línea Motor Nissan VK Motor Ford Windsor 368, 425, 472 y 500 Motor Cadillac V8 Ferrari Dino V8 (F355)

3. ¿Cómo se realiza la inducción de la bobina del circuito de encendido? El trabajo que realiza la bobina es cuando se abre la llave de encendido, la corriente positiva se conecta a la bobina, pero necesita también de la negativa la cual llega a través del trabajo que hace el distribuidor en uno de sus trabajos o circuitos. Cuando la bobina está conectada a los dos polos la corriente viaja por el circuito primario da la bobina produciendo un fuerte campo magnético, pero en un lapso cuando se corta la corriente, un llamado colapso del campo magnético produce una cor...