En los motores Daimler de la década de 1880, se utilizaba el encendido de tubo caliente, el cual tenía un mechero externo para calentar al rojo vivo un tubo metálico.
Este se mantenía incandescente y prendía la mezcla de combustible de manera similar a como lo hace una bujía. Para arrancar, se quemaba la gasolina cruda en la bandeja debajo del mechero.
Fue alrededor del año 1860 que el ciudadano francés Etienne Lenoir inventó la bujía o candela, elemento utilizado comúnmente en los automóviles de hoy.
Pero este elemento no podría generar la chispa necesaria para que el motor funcionara si no hubiera un sistema de encendido.
Los sistemas de encendido han experimentado muchos cambios de diseño, especialmente desde el inicio de la revolución electrónica.
El Ford médelo T de principios de siglo tenía cuatro bobinas tipo buzz, una para cada cilindro y un temporizador de encendido.
CUATRO SISTEMAS BÁSICOS
Ha habido sólo cuatro sistemas de encendido básicos para automóviles durante los últimos 100 años aproximadamente:
- El de tubo caliente
- El de magneto
- El de batería
- El de tipo computarizado (además de algunas extrañas variaciones).
Hasta el año de 1924 se empleaban sistemas que incluían pedernales de encendedores y limas móviles (algunas veces fijadas al pistón). Los motores en los cuales unas válvulas deslizantes exponían la mezcla de combustible a un piloto habían dado pruebas de ser peligrosos. Por otra parte, el tubo caliente fallaba con demasiada frecuencia.
El tubo caliente era lo que su nombre indica: un tubo metálico cerrado que se proyectaba del cilindro y que se calentaba al rojo vivo mediante una especie de mechero Bunsen.
Como siempre estaba caliente, el encendido se producía al aumentar la compresión (no existía ninguna “sincronización” del encendido).
BOSCH Y EL MAGNETO
Aunque para muchos, Bosch es un fabricante de herramientas de mano, esta empresa alemana es el gran gigante de la industria automotriz y su logotipo es, precisamente, una representación esquemática de su gran invento: El magneto.
En los primeros motores, el sistema que proporcionaba la alta tensión necesaria para el encendido era un generador eléctrico llamado magneto, ya que empleaba el campo magnético de unos imanes montados en un rotor que, al girar, inducía una corriente en una bobina de hilo de cobre.
Básicamente, era como la dinamo de la luz de una bicicleta, pero capaz de originar unos 15,000 voltios en lugar de los 6-12V de la dinamo.
Funcionaba muy bien, pero su producción era muy cara y exigía un elevado ajuste y mantenimiento periódico.
ENCENDIDO POR CONTACTOS Y DISTRIBUIDOR
El Sistema de encendido fue inventado alrededor de 1911 por el señor Franklin Kettering. Este tipo de ignición se conoce como el sistema Kettering, que consta de platinos (puntas o contactos), un condensador y una bobina. Este sistema se volvió el estándar en la industria automotriz.
Más o menos en los años 30 del siglo XX, el magneto fue dejando paso a los sistemas de encendido por contactos y bobina.
Este se basaba en un interruptor que se abre y cierra sincronizado con el giro del motor. Aunque no es una corriente alterna, es intermitente (pasa cuando se cierra el contacto y se detiene cuando se abre), por lo que varía su campo magnético y puede inducir una corriente en un conductor.
Lo que se conoce como bobina de encendido, en realidad son dos bobinas, una de baja tensión y otra de alta, arrolladas una sobre la otra. Cuando los contactos abren y cierran, la corriente de baja tensión induce otra de alta tensión en la bobina que está conectada con las bujías.
El interruptor que abre y cierra el paso de la corriente es lo que se suele conocer con el nombre de “platinos“: estaba hecho en ese material (platino) para soportar las chispas que se producen al abrir y cerrar el contacto.
Con el fin que la bobina descargue su alta tensión en la bujía correspondiente y en el momento oportuno, aparece el distribuidor, también conocido como delco (en realidad, este nombre es el de una marca). Se trata de un contacto rotativo que, a medida que gira, conecta la bobina con los distintos bornes que van a cada una de las bujías del motor.
Con los años, el distribuidor ha ido mejorando, incorporando sistemas de avance de encendido (la chispa debe saltar un poco antes, a medida que subimos de revoluciones), cortes de encendido por exceso de revoluciones, etc.
El sistema de encendido por platinos tiene tres limitaciones:
- La tensión de la bobina no puede ser muy elevada, ya que los platinos se quemarían.
- Los platinos necesitan de un ajuste y limpieza periódicos.
- Para evitar el perlado y elevar más la tensión, los platinos precisan un condensador que se carga instantáneamente con el pico de tensión que se produce al abrir el contacto. Se descarga, también de manera instantánea, en la bobina.
- En corriente continua se produce un fenómeno conocido como “golpe de ariete eléctrico”. Ocurre porque los electrones tienden a seguir circulando por el conductor y cuando se interrumpe su paso, “se amontonan”, elevando momentáneamente la tensión, lo que produce una chispa.
- Esto hace que el condensador se cargue con unos 36V, en lugar de los 12V que hay en los platinos. Este “pico” aumenta notablemente la tensión de alta de la bobina.
- Para solucionar estos inconvenientes, llegamos al siguiente paso en la evolución de los sistemas de ignición: el encendido electrónico. En lugar de un contacto mecánico que se abre y cierra con una leva, en el distribuidor se monta un dispositivo electrónico (los hay inductivos, ópticos, magnéticos…) que cumple con el papel de los platinos, pero de forma más precisa y sin desgaste. Además, hace innecesaria la presencia del condensador. Gracias al encendido electrónico, las bobinas de alta tensión pueden llegar hasta los 20,000 voltios.
A principios de la década de los años 70, el sistema de encendido electrónico inicia el proceso de eliminación del sistema de encendido con platinos.
Luego vino la sincronización del encendido controlado por computadora y, más recientemente, el encendido sin distribuidor, controlado por computadora.
Todos los sistemas de encendido funcionan con el mismo principio básico de cambiar la corriente de bajo voltaje del primario, al alto voltaje del secundario, para provocar el salto de corriente o chispa en las bujías.
La diferencia radica en cómo conmutar o cambiar la corriente del primario al secundario y cómo se regula la sincronización del encendido.
ENCENDIDO ELECTRÓNICO SIN DISTRIBUIDOR Y ENCENDIDO DIRECTO
El siguiente paso en el mundo de los sistemas de encendido fue eliminar el distribuidor para mejorar el rendimiento. En lugar de una única bobina, que tiene que repartir su alta tensión a cada bujía, se monta una bobina por bujía o una bobina por cada dos bujías.
Uno de los primeros automóviles que empleó este método fue el Citroën 2 CV, pero era un sistema tan simple que las dos bobinas se cargaban y descargaban siempre, aunque ese cilindro no estuviese en la fase de explosión. Se conoce como encendido por chispa perdida (ya que una de cada dos igniciones no sirve para nada).
Tener una bobina para cada bujía aporta una ventaja añadida, ya que se eliminan los cables entre ambos elementos. Una vez más, se puede elevar la tensión y la potencia de la chispa gracias a los sistemas de encendido directo. Actualmente, las tensiones de encendido alcanzan hasta los 40,000 voltios.
EL ENCENDIDO Y LA INYECCIÓN SE UNEN
Gracias a los avances en la electrónica se ha concentrado en una sola unidad de mando el control del momento y tiempo de inyección y el de encendido, optimizando el rendimiento de manera espectacular.
Dependiendo de parámetros como las revoluciones, la posición del acelerador, la presión del turbo y la atmosférica, la temperatura ambiente e incluso la calidad de la gasolina, los sistemas de inyección modernos calculan de forma precisa el instante exacto en el que debe saltar la chispa… e incluso producen más de una chispa.
Dentro de estos dispositivos destaca el ideado por Saab en los años 90, denominado Trionic. Este sistema de inyección-encendido tiene la característica única de calcular la cantidad de gasolina que hay en la cámara de combustión midiendo la conductividad del aire en la misma.
Para saber ese valor, antes de saltar la chispa, manda una corriente de media tensión a las bujías y mide la caída de dicha tensión, calculando la mezcla de gasolina, teniendo en cuenta la mayor o menor conductividad del aire en la cámara de combustión. Optimiza tanto el rendimiento, que los BMW M3 y M5 lo han empleado para superar las normas anticontaminación.
Desde el principio de los tiempos, los motores han contado con una bujía en la cámara de combustión y su forma básica ha permanecido casi inalterada: un cuerpo de cerámica aislante, un núcleo conductor y un electrodo conectado a masa a través de la rosca que fija la bujía a la culata.
Su aparente sencillez hace que sean un elemento subestimado por muchos conductores o mecánicos, sin saber que gran parte del rendimiento (e incluso posibles averías) del vehículo dependen del montaje de la bujía correcta y su mantenimiento.
Según la separación entre el núcleo conductor y el exterior de la rosca de la bujía, varía su grado térmico, ya que disipa mejor el calor (si hay más distancia) o lo disipa peor.
Cada motor necesita una bujía con un grado térmico determinado. Si montas unas demasiado calientes, se pueden producir autoencendidos que provocarían la rotura de una biela. Si son demasiado frías, pueden romperse y caer dentro del cilindro o provocar fallos de encendido.
Además de las bujías, entre los años 60 y 80 se popularizaron los llamados inflamadores. La chispa, en lugar de saltar entre el electrodo y el núcleo, lo hace entre unas pequeñas láminas alrededor del núcleo, formando una especie de corona eléctrica. Algunos motores se diseñaron para este tipo de bujías y su rendimiento depende, en gran medida, de su montaje.
Las bujías de varios electrodos (2, 3 e incluso 4) son bastante comunes; permiten chispas más fuertes, pero tienen un gran inconveniente: tapan parte de la chispa (cuanto mayor sea la superficie de ésta, mejor se quema el combustible). Así llegamos a lo que todo apunta que será el futuro
ENCENDIDO ACIS
Advanced Corona Ignition System, (sistema de encendido de corona superior), es un sistema de encendido que parece revolucionará los sistemas de encendido en los próximos años.En lugar de una bujía convencional, el método ACIS transforma una corriente continua intermitente de 12V y 1MHz de frecuencia para ser capaz de inducir 72,000 V en la nueva “bujía”.
Este tremendo voltaje se concentra en las 4 puntas del núcleo, pero, en lugar de producir una chispa al uso, la tensión es tan alta que ioniza el aire de la cámara de combustión, generando una especie de “fuego de San Telmo“.
Es algo así como convertir en una chispa eléctrica todo el aire en el cilindro. Al aumentar tanto la superficie de contacto de esta chispa con el combustible, el rendimiento se incrementa de manera considerable. Según las pruebas realizadas se ha conseguido reducir el consumo y las emisiones de un motor 1.6 turbo en un 10%.
