VALOR: $ 8.50 USD COLECCIÓN DE REPORTES – No. 2

Análisis del Circuito Primario de Ignición -

Orígenes y Evolución del Sistema de Encendido Electrónico Actual Por Beto Booster El circuito primario del sistema de encendido electrónico, continúa siendo producto del antiguo sistema de contactos por platinos… pero con algunas mejoras. ¿Tiene compresión? ¿Todo está bien con el combustible? ¿Hay chispa? Esas son algunas de las preguntas básicas que los técnicos han estado preguntando durante años, cuando comienzan la tarea de diagnosticar un problema de funcionamiento del motor o incluso cuando no enciende. En este artículo de entrenamiento trataremos uno de esos tres requisitos básicos: la chispa.

Una regla básica en las tareas de diagnóstico es que revises, primero, la “salida” de un sistema. Si un sistema puede suministrar la “salida correcta”, entonces la lógica nos dice que todas las “entradas” deben estar en orden. En el caso de los sistemas de encendido, revisar la chispa significa que puedes determinar si la bobina está suministrando voltaje alto a las bujías y también, si las bujías mismas están disparando.

¿Pero que ocurre si no hubiese chispa en las bujías? Entonces necesitarás revisar las “entradas” del sistema. La ausencia de chispa puede ser ocasionada por una apertura o un corto, o algún otro tipo de problema ya sea en el circuito primario o secundario del sistema de encendido. En un artículo posterior, hablaremos del diagnóstico del secundario de

ignición. En esta ocasión, vamos a revisar algunos aspectos básicos del diagnóstico del circuito primario de ignición.

El Efecto Interruptor

dispositivos de interrupción de estado sólido en efecto, son bastante sofisticados, sin embargo, el circuito primario sigue siendo básico. Todo comienza con una batería de 12 voltios que provee la corriente al embobinado primario. El

manejar corrientes elevadas.

eléctricas

Una bobina de encendido no puede producir un alto voltaje si la batería no suministra el voltaje bajo apropiado hacia la bobina. Así que debes revisar el voltaje regulado de carga así como el voltaje de batería. También, realiza una prueba de descarga a la batería, puesto que con ello confirmarás el voltaje de reserva. Utilizando un voltímetro digital con captura de Máximos y Mínimos, o un osciloscopio digital para la prueba de descarga, te revelarán problemas relacionados con bajo voltaje, que los instrumentos más antiguos no pueden detectar.

¿La bobina tiene voltaje B+? Si la batería se halla en buenas condiciones, revisa el voltaje en el lado de batería del arrollamiento (embobinado) primario de la bobina. Con la llave en posición “ON” y con el motor apagado, he aquí lo que debería encontrar:

El captador magnético o el sensor CKP controlan a los transistores de potencia y al transistor “Driver” que abren y cierran el circuito primario del sistema de encendido. Cuando la corriente primaria es interrumpida, la bobina de encendido descarga un voltaje alto en el secundario por medio de cables hacia las bujías. Ya sea que el sistema utilice el antiguo estilo de distribuidor por contactos o si es un moderno sistema sin distribuidor controlado por computadora, los principios de la ignición siguen siendo los mismos. Los sistemas de ignición de hoy que incluyen el control del avance por computadora así como

interruptor de la llave de encendido cierra el circuito hacia la bobina, y un interruptor “cronometrado” abre el circuito para detener el flujo del corriente al primario, lo que tiene por resultado el disparo en la bobina. Ese interruptor cronometrado solía consistir en un mecanismo de contactos por platinos. No obstante, durante los últimos 25 o 30 años, ha sido una señal desde un dispositivo de estado sólido y un transistor de potencia capaz de

En un sistema antiguo de contactos por platinos, cerca de la mitad del voltaje de batería (5 a 7 voltios) con los contactos cerrados y cerca de 12 voltios con los contactos abiertos. (Será útil revisar el funcionamiento del sistema de encendido por platinos como recordatorio de que la operación del circuito primario en realidad, no ha cambiado con la presencia de controles electrónicos.) En un sistema de encendido electrónico, en general deberás buscar un voltaje de batería de entre 6 y 9 voltios en la terminal IGN o BAT. En los sistemas que utilizan la resistencia balastra

hallarás lecturas de voltaje más bajas aún. Una precaución: de ser posible, es conveniente echar una mirada a las especificaciones del fabricante. Por ejemplo, en los sistemas de encendido más recientes de Chrysler, hallarás 12 voltios en la bobina primaria solo por un par de segundos cuando gires la llave a “ON”. Entonces, el voltaje caerá a 0. ¿Por qué? Si la PCM no obtiene la señal del tacómetro, para que así concluya que el motor está en marcha, abrirá el circuito primario hasta que el motor gire.

Siguiendo el Camino Si no hallaras voltaje de batería en la bobina, será necesario que “hagas el recorrido” hacia atrás, a lo largo del circuito primario con tu voltímetro. Consigue el diagrama puesto que será tu mapa, par que te asegures de verificar las presencia del voltaje disponible en cada punto específico. Algunos de los puntos de prueba comunes son el interruptor de encendido, la resistencia balastra (si es que el sistema tuviese una) y el módulo

Típica pinza inductiva para monitorear consumo de corriente sin necesidad de abrir el circuito.

de encendido o la PCM misma. Observa que el circuito primario en algunos sistemas de encendido atraviesa por el módulo de encendido o la PCM. El módulo de encendido mismo necesita voltaje de batería y una buena conexión a tierra para operar. Los diagramas apropiados te ayudarán a realizar estas pruebas de voltaje con mayor rapidez, asegurándote de que no ignores puntos importantes de prueba. Si no tuvieras chispa o una situación de chispa débil, pero el voltaje de batería disponible para el primario se hallara bien, cambia tu multímetro a la función de ohms y mide la resistencia del embobinado. De nuevo, necesitarás las especificaciones del fabricante, pero la resistencia del embobina primario siempre será muy baja. Oscila desde algunas décimas de ohm hasta cerca de 2 ohms. La alta resistencia en el primario reduce el flujo de la corriente (¿recuerdas la Ley de Ohm?), lo cual significa que la saturación de la bobina será menor de lo normal. En tales casos, la bobina no producirá el voltaje suficiente en el secundario para generar la chispa en las bujías, lo cual tendrá como resultado cas seguro, una falla de cilindro. Desde luego, si el embobinado primario está abierto, la corriente no fluirá y la bobina no producirá absolutamente ningún voltaje en el arrollamiento secundario. Eso sigue siendo cierto aunque exista un voltaje de batería total y disponible para la bobina. Mientras tengas tu óhmetro, revisa la resistencia entre cada terminal primaria y la carcasa o cubierta del bobina; debería ser un valor infinito. Si el embobinado primario está en corto con la carcasa o cubierta, la corriente sí fluirá, pero al lugar equivocado:

hacia tierra a través del corto mismo. El resultado puede ser un voltaje bajo, o ningún voltaje en absoluto en el secundario así como una bobina muy, muy caliente.

Mientras estás revisando la resistencia del primario de la bobina, también deberías revisar la resistencia del secundario (aunque estemos hablando en este artículo solamente de revisiones del primario). La resistencia del secundario debería estar en un valor entre 5’000 y 20’000 ohms, o incluso más. Como es de esperarse, es conveniente que revises las especificaciones. Recuerda: una resistencia del secundario por debajo o por encima de las especificaciones, puede reducir el voltaje disponible en el secundario. Muchas bobinas de vehículos recientes tienen más de dos terminales. Algunos fabricantes publican sus especificaciones de consumo de corriente para bobinas de encendido. La corriente puede estar especificada con el motor operando, o simplemente con la llave en “ON”. Necesitarás un amperímetro

30 años, las capacitaciones en servicio a los sistemas de encendido invertían mucho tiempo tratando con los maleficios relacionados con el desgaste de los contactos, arcos de voltaje, etc. Aunque estas condiciones tenían varias causas, el resultado siempre era el mismo: una operación defectuosa e ineficiente del circuito primario.

Aplicación rutinaria de la pinza amperimétrica inductiva, colgada del cable que alimenta al circuito de encendido. conectado en serie con la terminal B+ de la bobina, o una pinza inductiva colgada alrededor del circuito primario. Las pruebas de corriente del primario tienen la ventaja adicional de elevar la temperatura de la bobina a su temperatura normal de operación. Esto es importante porque los problemas en los embobinados en muchas ocasiones, no se manifiestan claramente hasta que la corriente está fluyendo y con ello, la bobina se calienta.

reducidos. La clave para controlar la corriente del primario es el interruptor. Durante cerca de 75 años, el interruptor que se utilizó fue un mecanismo de contactos por platinos en el distribuidor. Hace

Sin embargo, el control transistorizado del circuito primario no se libró de todas las contrariedades de los contactos por platinos. Una interrupción defectuosa puede, aún en estos días, seguir siendo un problema. Todos los sistemas de encendido electrónico actuales utilizan un pequeño sensor de voltaje para activar un transistor que funciona como “driver”. Este transistor, de manera recíproca, controla el voltaje que se carga en la base del

Interruptor Limpio Para un desempeño apropiado del sistema de encendido, la corriente del primario debe iniciar y detenerse de forma rápida y limpia. Si la corriente no es cortada de forma súbita, el campo magnético de la bobina no se colapsará rápidamente, y entonces el voltaje del secundario no se elevará a un nivel suficiente, ni a una velocidad suficiente. Si la corriente del primario no comienza de manera rápida y precisa, el porcentaje del ciclo de trabajo y la saturación se verán

Las transiciones de alto y bajo voltaje de la señal CA de un captador magnético (arriba) o de la caída súbita de voltaje de una señal de onda cuadrada de CD de un sensor Hall o sensor óptico (abajo), es la señal de tiempo base para cualquier sistema de encendido electrónico.

transistor, que es el que abre y cierra la corriente que se dirige al primario.

Los primeros sistemas de encendido electrónico de principios de los 1970s utilizan un captador magnético en el distribuidor para así proveerle un sensor de voltaje al transistor “driver”. Ya por los ‘80s, muchos captadores magnéticos fueron removidos del distribuidor y se colocaron sobre el bloque del motor, en donde se convirtieron de esta forma en los sensores de posición del cigüeñal (sensores CKP). Hoy en día, los sistemas de encendido que utilizan distribuidor empelan ya sea un captador magnético o un sensor CKP. Los sistemas de encendido sin distribuidor, de forma universal utilizan un sensor CKP montado sobre el bloque del

Un sensor deteriorado, corroído, oxidado, humedecido, deformado, etc., modificará su resistencia y en consecuencia, su conducta voltaica de manera errática.

motor. Aunque las ubicaciones y forma de estos sensores son muy variadas, es muy importante reconocer que solamente existen tres tipos de sensores, que producen solamente dos señales básicas de voltaje.

La Era de las Señales Electrónicas Sinusoidales y Digitales Cuadradas El primero dispositivo electrónico popular de medición del tiempo, fue el captador magnético, o sensor de reluctancia. Chrysler trajo por primera vez este dispositivo al mercado en 1972 y el captador magnético ha sido usado de ambas formas, como captador en el distribuidor y como sensor CKP, desde entonces. Con este arreglo, una rueda activadora dentada gira de forma adyacente al captador, el cual está junto a un magneto permanente. A medida que los dientes del disco giratorio pasan cerca del magneto, modifican la fuerza del campo magnético que rodea al captador magnético. Esto genera una señal sinusoidal de corriente alterna (CA) que se eleva a un pico de voltaje positivo, cae abruptamente a un pico negativo y entonces se eleva a un nivel de vuelta a la región positiva. La súbita y pronta transición desde voltaje positivo a voltaje negativo es la señal de tiempo que activa y desactiva a la corriente del primario en la bobina de encendido.

“Encuadrando” a la Señal Si con tu osciloscopio puedes detectar defectos como estos (remarcados en rojo), en una señal de voltaje AC de un captador magnético (arriba), o en una señal de onda cuadrada DC (abajo), entonces has encontrado la causa de una falla de motor o del desajuste errático del tiempo de encendido. Una señal de onda cuadrada que no llegue completamente a tierra en cero voltios, o que no cumpla totalmente su ciclo de trabajo esperado, será causa de que intermitentemente el circuito primario de encendido no logre abrir el circuito y no produzca la chispa. El motor sí encenderá, pero fallará en todos los rangos de velocidad. Ni el multímetro digital ni el escáner permiten detectar estos defectos.

Cerca del final de los 70s, los sensores de efecto Hall se volvieron populares al ser el otro tipo de captador magnético sensor CKP. Poco después, algunos fabricantes automotrices también adoptaron sensores ópticos para que funcionaran

como captadores en el distribuidor. Ambos, el sensor de efecto Hall y el sensor óptico requieren de un circuito de voltaje para generar su señal de salida. Ambos utilizan un disco excitador para producir su señal de salida. En el caso del sensor Hall, el disco rompe el campo magnético para activar la señal de salida. En un sensor óptico, el disco bloquea un haz de luz. Ambos sensores producen un señal digital cuadrada “On/Off” que sirve como la señal de tiempo para la interrupción de corriente del primario. Los sensores de efecto Hall pueden hallarse como captadores dentro del distribuidor y también como sensores CKP montado sobre el bloque de motor. Los sensores ópticos, por su parte, solo han podido hallarse dentro del distribuidor.

Osciloscopio en Acción El funcionamiento apropiado de los captadores magnéticos, sensores de efecto Hall y sensores ópticos, todos ellos, recae sobre una transición marcadamente súbita de voltaje alto a voltaje bajo y viceversa, es decir, las subidas y descensos de la señal deben ser rectos, perfectamente

verticales, en la de las señales cuadras, y perfectamente uniformes en la caso de las señales sinusoidales de AC, para que la interrupción y activación continua de corriente al primario de ignición se conserve. Cualquier deformación en la simetría de la señal, por más pequeña que esta sea, tendrá influencias directas en la conducta del motor. La transición súbita de voltaje positivo a voltaje negativo proveída por un sensor tipo captador magnético, así como la caída de voltaje alto a voltaje bajo en una señal de onda cuadrada de un sensor de efecto Hall o de un sensor óptico, básicamente cumplen la misma función. La señal desactiva el voltaje cargado sobre el driver del transistor y provoca que el transistor de potencia interrumpa la corriente al primario. De hecho, la mayoría de los sistemas con captadores magnéticos convierten la señal sinusoidal de corriente alterna CA, a una señal de onda digital cuadrada, y entonces utilizan la sección de caída de voltaje en la señal como su señal de tiempo de encendido. Es posible conectar un multímetro digital a cualquiera de los tres tipos de captadores en el distribuidor o sensores CKP, y

buscar “algún tipo de actividad electrónica”. Sin embargo, el multímetro digital solamente te dirá que “algo está ocurriendo” en esa línea de voltaje. Esta impedido par decirte si es una señal de tiempo de encendido apropiada o si hubiera una “interrupción entorpecida”. Te irá mucho mejor si sacas tu osciloscopio y observas la conducta de la señal de onda, más de cerca. Cualquier señal de onda o señal digital cuadra que no suba lo suficiente y que no baje lo suficiente, no podrá ser reconocida por el módulo de encendido no por la PCM. A esto se le conoce como amplitud de la señal, y debe cumplir ciertos valores mínimos. De manera similar, una señal captada que no sea súbita ni vertical ni “limpia”, puede producir exactamente los mismos resultados que se veían en el viejo sistema de encendido por platinos. Resultado: el módulo de encendido, o la PCM, no está seguro cuando abrir y cerrar el circuito primario… lo que genera, obviamente, un voltaje débil en el secundario. Este tipo de problema puede ser ocasionado por un disco quebrado, fracturado, desbalanceado, doblado, o por un diente faltante, sensor

defectuoso, etc. El osciloscopio digital te ayudará a detectar estos defectos en pocos minutos.

¿El módulo de encendido está modulando? Es muy posible tener un voltaje fuente del circuito primario y tener también las señales de los sensores y aún así, no tener chispa. No puedes pasar por alto

al módulo de encendido, así que terminaré este artículo con algunas pruebas básicas al

módulo de encendido. Una de las más simples pruebas es con una simple lámpara de prueba de 12 voltios. Conecta la lámpara de prueba a voltaje de batería y coloca la punta de la lámpara contra las terminales del captador magnético o sensor CKP en el módulo. Con todas las conexiones de circuito intactas, la bobina debería disparar. En muchos sistemas, algo que también

puedes hacer es sostener un cautín de pistola de CA, cercano al módulo y apretar el gatillo. El

campo magnético generado por el cautín pistola también debería generar que la bobina dispare chispas. Finalmente, si quisieras hacerlo de manera sofisticada, muchas compañías fabrican simuladores de módulos de encendido que se conectan al conector del módulo de encendido y ponen a prueba la operación del módulo. Diagnosticar sistemas de encendido electrónico modernos puede parecer complicado al principio. Sin embargo, si recuerdas las bases del voltaje primario de ignición y flujo de corriente, verás que con el sentido común, tu confiable multímetro y tu dinámico osciloscopio podrás rastrear todos los problemas posibles que se pueden presentar en el circuito primario de encendido… todo ello, con simples pruebas básicas de medición de voltajes.