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• Jaime Becerra

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• Motor de combustión interna
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• Inductancia
• Piezoelectricidad

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IES Mateo Alemán, Alcalá de Henares,

SAM, curso 2010/11

Miguel Antonio Centeno Sánchez

ENCENDIDOS ELECTR ÓNICOS ELECTRÓNICOS INTEGRALES Sistemas Auxiliares del Motor

IES Mateo Alemán, Alcalá de Henares,

SAM, curso 2010/11

Miguel Antonio Centeno Sánchez

•

•

Encendido Electrónico Integral, EEI: EZ y VZ con con distribución distribución dinámica dinámica de de la la chispa, chispa, una una sola sola bobina bobina para para todos todos los los cilindros cilindros

con con distribución distribución estática estática de de la la chispa, chispa, DIS, DIS, dos dos modelos; modelos; una una bobina bobina para para cada cada pareja pareja de de cilindros cilindros (chispa (chispa compartida) compartida) oo una una sola sola bobina bobina para para cada cada cilindro. cilindro.

Sistema libre de mantenimiento y de desgaste. Regulación electrónica del ángulo de encendido para todos los estados de funcionamiento del motor.

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Encendido electrónico integral, unidad de mando • 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. • 1. 2. 3. 4.

Unidad de Mando del encendido vista exterior conector eléctrico válvula compensadora presión atmosférica empalme depresión de motor sensor de presión con manguito de conexión etapa de potencia del encendido tiristor microcomputador Funciones: cálculo ángulo de encendido adaptación áng. enc. cálculo áng. cierre limitación régimen 3

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Mapa tridimensional del avance del encendido •

1. 2. • 1. 2. 3. 4.

magnitudes básicas del ángulo de encendido: carga motor régimen motor magnitudes correctoras: temperatura del motor temperatura del aire de admisión combustión detonante posición angular de la válvula de mariposa

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Diagrama de bloques encendido EZ •

•

sensores

unidad de mando

actuador

señales de entrada: – régimen de giro – carga del motor – temperatura motor – tensión batería señales de salida: – mando primario

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Esquema de conexiones del EZ

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Funcionamiento EZ, velocidad de rotación

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Funcionamiento EZ, señal de carga

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Funcionamiento EZ, temperatura del motor •

• •

•

adaptación del avance del encendido a la temperatura del motor contacto térmico tensión positiva como señal de la fase de calentamiento tensión de masa como señal de motor caliente

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Funcionamiento EZ, adaptación ángulo encendido ¿Por qué depende el ángulo de avance del régimen de arranque?

Cuando el régimen de arranque es bajo, el ángulo de encendido óptimo está próximo al P.M.S. A medida que aumenta el régimen, es necesario aumentar el ángulo de encendido para conseguir una rápida elevación del régimen. ¿Por qué depende el ángulo de avance de la temperatura del motor?

Con el motor frío, las perdidas por condensación del combustible aumentan, con lo que la mezcla se empobrece, por lo tanto el ángulo de encendido debe aumentar al ser la mezcla poco inflamable.

Grados del Cigüeñal

Régimen del motor

Grados del Cigüeñal

Temperatura del motor

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Funcionamiento EZ, gestión del avance 1. 2. 3. 4.

5.

7.

• •

•

duración del impulso flanco positivo flanco negativo tiempo de retardo, momento del encendido calculado por microprocesador tiempo de cierre calculado por el microprocesador momento del encendido máximo avance: flanco negativo mínimo avance: flanco positivo, en fase de arranque estado de arranque y estado de servicio 11

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ENCENDIDO ELECTRÓNICO INTEGRAL

RENIX DE Renault

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Componentes encendido electrónico Renix 1. 2.

3. 4.

5. 6.

calculador electrónico de mando, Renix capsula manométrica o pulmón de vacío con toma en colector de admisión sensor de posición y régimen motor volante motor con corona fónica o generadora de impulsos bobina seca con núcleo magnético cerrado distribución mecánica del encendido

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Diagrama de bloques encendido Renix DEPRESIÓN DEPRESIÓN DEL DEL MOTOR MOTOR (sensor (sensor de de presión) presión)

VELOCIDAD VELOCIDAD DE DE ROTACIÓN ROTACIÓN MOTOR MOTOR (sensor (sensor de de posición posición yy régimen régimen motor) motor)

•

•

señales de entrada: – régimen y posición motor – carga del motor – tensión batería señales de salida: – mando primario bobina

CALCULADOR CALCULADOR (UNIDAD (UNIDADDE DE MANDO MANDODEL DEL ENCENDIDO) ENCENDIDO)

LEY LEY DE DE AVANCE AVANCE (bobina (bobina de de encendido) encendido)

BATERÍA BATERÍA (tensión (tensión de de servicio) servicio) 14

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Esquema Renix (1)

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Esquema Renix (2) •

•

Calculador del encendido electrónico integral está unido a la bobina de encendido, a la capsula manométrica y a los conectores eléctricos distribuidor solo con el circuito de alta tensión

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Calculadores Renix •

•

diferentes disposiciones del calculador electrónico identificación de las familias de curvas

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Conjunto Unidad de Mando del Encendido y bobina

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Volante motor con rueda fónica • • •

h D H

•

d

corona de 44 dientes se suprimen 4 dientes marcas de doble diente y doble hueco cada 180º, es decir dos marcas de referencia por vuelta de motor PMS coincide con el flanco positivo del diente nº 11 para los cilindros 1 y 4, y 180º de giro el PMS para los cilindros 2 y 3

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Señal generada por el sensor inductivo • •

•

• • •

sensor inductivo identifica: – el PMS y el PMI – velocidad de rotación compuesto de: – imán permanente – núcleo de hierro – bobina magnética – conector entrehierro NO regulable, 1 mm ± 0,5 resistencia del captador, 200 Ω ± 50 Ω tensión de salida al accionar el arranque, entre 150 mV a 900 mV en alterna 20

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Captador de régimen y posición • •

• •

sensor inductivo identifica: – el PMS y el PMI – velocidad de rotación 11 dientes PMS doble falso hueco y diente

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Señal del captador de rpm y posición

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Señal del captador de rpm y posición (2)

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Sensor de carga por vacío de colector • •

•

•

•

•

Transductor de inductancia variable la inductancia de la bobina varía según se desplaza el núcleo dentro de la bobina la inductancia aumenta al introducirse el núcleo en la bobina la bobina se alimenta con corriente alterna, la f.e.m. autoinducida reduce la corriente por la bobina a medida que aumenta la inductancia no se debe desmontar del cuerpo del calculador toma de vacío por delante de la mariposa del acelerador 24

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Fase de ralentí

sin vacío en el interior de la capsula, núcleo móvil en el interior de la bobina, valor de la inductancia alto, bajo valor de la corriente por la bobina

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Fase de carga parcial-plena carga

con vacío en el interior de la capsula, núcleo móvil parcialmente fuera de la bobina, valor de la inductancia bajo, alto valor de la corriente por la bobina

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Señal del transductor de inductancia variable

presión

Vpp

periodo

frecuencia

atmosférica

2,5 v

5 µs

200 KHz

- 200 mbar

2,2 v

4,4 µs

222 KHz

- 300 mbar

2,0 v

4,0 µs

250 KHz

- 400 mbar

2,0 v

3,8 µs

263 KHz

- 500 mbar

1,8 v

3,2 µs

312 KHz

- 600 mbar

1,8 v

3,0 µs

333 KHz

- 700 mbar

1,8 v

2,4 µs

416 KHz

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Bobina de encendido condensador antiparasitario

+, 15

-, 1

• •

AT, 4 •

• •

bobina seca núcleo magnético cerrado conexión interna con el calculador de encendido resistencia de primario, entre 0,4 a 0,8 Ω resistencia de secundario, entre 2000 a 12000 Ω

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Señales osciloscopio PMS 1 y 4

1

•

11 • •

referencia cilindros 1 y 4

referencia cilindros 2 y 3

• • • •

imagen del sensor de revoluciones y posición corriente por el primario de la bobina 25,26 ms entre dientes largos, 2,11ms encendido antes el PMS f = 19,8 Hz motor = 1187 rpm Aº = 15º APMS Dwell = (4 ms) 15,8 %

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Señales osciloscopio (2) PMS

1

•

11 • • • •

14,77 ms entre dientes largos, 2,42ms encendido antes el PMS f = 33,8 Hz motor = 2031 rpm Aº = 29,5º APMS Dwell = (4,4 ms) 29,8%

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Esquema eléctrico del EEI Renix

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ENCENDIDO ELECTRÓNICO INTEGRAL

DIS DE Ford

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Componentes encendido VZ 1. 2. 3. 4. 5.

sensores

unidad de mando

actuador

módulo electrónico de mando, UESC toma vacío colector admisión sensor de posición y régimen motor sensor de temperatura refrigerante motor bobina DIS, distribución estática del encendido

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Diagrama de bloques encendido VZ •

vacío de colector

sensor de posición y régimen motor sensor temperatura líquido refrigerante

•

sensor sensorde de presión presión

bobina de encendido DIS

UNIDAD UNIDADDE DE MANDO MANDODEL DEL ENCENDIDO ENCENDIDO

señales de entrada: – régimen y posición motor – carga del motor – temperatura motor – ajuste octanaje – tensión batería señales de salida: – mando primarios bobina DIS

tensión de batería

ajuste octanaje 34

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Unidad de Mando del Encendido •

•

• •

determina el grado óptimo de avance del encendido en toda fase de funcionamiento del motor analiza los parámetros de carga y régimen para calcular el ángulo de cierre y el punto de encendido conector eléctrico de 12 vías incorpora el sensor de carga del motor, el de vacío de colecto

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Sensor de carga del encendido •

•

•

•

incorporado en la Unidad de Mando del encendido detecta la carga del motor en forma de vacío de colector incorpora una toma para la conexión de un manguito procedente del colector de admisión incorpora un separador de combustible y un amortiguador para las variaciones bruscas de vacío

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Funcionamiento sensor de carga • •

vacío de colector

•

•

señales eléctricas a la Unidad de Mando •

sensor piezorresistivo transforma presión (vacío de colector) en señal de tensión basado en la variación de la resistencia óhmica que experimenta un elemento semiconductor al ser deformado por la presión variación de la resistividad ante un cambio de su volumen conjunto de resistencias conectadas formando un puente de Wheatstone 37

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Conjunto de resistencias de medición • •

•

•

•

miden fuerza y presión basado en galgas extensiométricas semiconductoras el elemento sensible es una banda de cristal semiconductor con cierto grado de contaminación la resistividad del cristal depende de la concentración de portadores y su orientación respecto al esfuerzo permite medir la deformación en una sola dirección

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Sensor de posición y régimen motor • • •

•

•

• •

montado en el bloque, lado volante motor sensor de tipo inductivo detecta régimen y posición relativa de los cilindros 1 y 4 el sensor lee las marcas practicadas sobre el volante de inercia, una serie de huecos y dientes volante con 36 dientes menos 1, hueco de mayor tamaño hueco mayor a 90º APMS del cilindro 1 entre el sensor y el volante no existe contacto físico, hay un entrehierro 39

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Sensor de temperatura •

• •

sonda de temperatura del líquido refrigerante tipo NTC conector de dos vías para altas temperaturas y alta carga el Calculador retrasa el encendido para evitar combustiones detonantes

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Funcionamiento sensor de temperatura •

•

•

adaptación del avance del encendido a la temperatura del motor resistencia NTC, coeficiente de temperatura negativo tensión como señal

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Bobina de encendido DIS • • •

• • • •

doble bobina primaria doble bobina secundaria no hay contacto entre primarios y secundarios distribución estática de la chispa hay 4 salidas de secundario sistema a la chispa perdida emparejados cilindros 1 y 4, y los cilindros 2 y 3

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Circuito de alta tensión DIS 43

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Comprobación de la bobina DIS

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Esquema eléctrico del EEI DIS

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Ejemplo de modelos de bobinas de encendido

A

C

B

D

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ENCENDIDO ELECTRÓNICO INTEGRAL DIS

bobina por cilindro

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Esquema bloques encendido bobinas individuales E

A. etapa de potencia B. bujías de encendido C. mapa de familias de curvas de avance, comienzo y final el ángulo de cierre D. bobinas de encendido individuales de una sola chispa E. diodo de extinción o de supresión de chispa, encapsulado en la bobina de encendido

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Sección y esquema bobinas individuales (3 vías) 1. 2. 3. 4. •

fase salida encendido bobina de encendido diodo de supresión bujía de encendido conector eléctrico de 3 vías, designación: – 15, tensión – 1, salida primario – 4a, retorno secundario • borne 4, salida de alta sección de la bobina: 1. conector baja tensión 2. núcleo de hierro laminado 3. primario 4. secundario 5. muelle de contacto 6. bujía de encendido 49

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Sección y esquema bobinas individuales (4 vías) • 1. 2. 3. 4.

•

conector eléctrico: alimentación de tensión borne 15 masa del vehículo masa del motor activación y diagnosis activación del primario pines 2 y 4

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Conexionado bobina

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Modelos bobinas individuales (1)

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Modelos bobinas individuales (2)

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Colocación bobina individual sobre culata

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Unidad de Mando del Encendido •

Funciones que sume: 1. Cálculo del ángulo de encendido: – Magnitudes básicas: Número de revoluciones del motor Carga del motor – Magnitudes correctoras Temperatura del motor Temperatura del aire de admisión Sensor de picado Posición de la válvula de mariposa 2. Adaptación del ángulo de encendido: – Función del número de revoluciones – Función de la tensión de batería 3. Cálculo del ángulo de cierre 4. Regulación de la combustión detonante 55

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Adaptación del ángulo de encendido Calentamiento del catalizador Después del arranque del motor y durante un tiempo de algunos segundos, la unidad de control atrasa el ángulo de encendido para aumentar la temperatura de la combustión y de esta forma acelerar el calentamiento del catalizador. Estabilización digital de ralentí La unidad de control, mediante el adelanto o retraso del ángulo de encendido hasta 8° secunda la regulación del número de revoluciones de ralentí efectuada mediante el actuador de la mariposa Desconexión en marcha por inercia Durante la transición de marcha por inercia a la marcha por aceleración se produce un súbito cambio de par motor. Para suavizar esta transición, la unidad de control atrasa el ángulo de encendido durante un tiempo de 2 segundos. Cambio de carga Durante la marcha cuesta arriba, el motor tiende a funcionar ligeramente a sacudidas. Por ese motivo, la unidad de control atrasa el ángulo de encendido después de un cambio de marcha 56

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Esquema bobinas individuales Porsche B6 1, 2, 3, 4, 5, 6: bobinas individual de encendido con conector de 3 vías DME, calculador de encendido e inyección de gasolina V/x, entrada primario para la etapa de potencia conmutada por el calculador

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Esquema bobinas individuales BMW 328i E46

¿Misión de R1?

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Intensidad por el primario BMW E46 encendido múltiple

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Esquema bobinas individuales Ibiza 1.4 BBY

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Señal de activación e intensidad por primario Ibiza

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ENCENDIDO ELECTRÓNICO INTEGRAL

sensor de picado o sensor de explosión

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Función del sensor de picado •

¿Qué misión tiene el sensor de picado del motor? Captar las oscilaciones de la cámara de combustión y transformarlas en una señal eléctrica e informar a la unidad de control cuando se produce picado. ¿Según qué principio trabaja el sensor de picado del motor? Según el efecto piezoeléctrico. ¿Qué hay que tener en cuenta en el montaje del sensor de picado? Apretarlo con llave dinamométrica Ejecución sin casquillo de presión: 11 ... 15 Nm Ejecución con casquillo de presión: 15 ... 25 Nm

regulación de picado: con temperaturas del aire de admisión y del motor térmico demasiado altas, la combustión se produce de forma detonante, explosión • el calculador retrasa el ángulo de encendido mientras se mantengan las combustiones detonantes, entre -0,5 a -3º de forma selectiva • ausencia de señal retrasa 15º en todos • combustión: normal, velocidad frente de llama entre 22 a 25 m/seg detonante, velocidad del frente de llama entre 200 a 220 m/seg 63

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Características sensor de picado • •

•

• •

•

•

sensor de tipo piezoeléctrico al aplicar mecánicamente fuerza sobre un cristal aparecen tensiones eléctricas genera señal eléctrica de las vibraciones de sonido estructural del motor en combustiones no controladas, explosiones sujeto mediante un tornillo al bloque motor importante el par de apriete del tornillo, 20 daN.m tensión generada entre 0,13 v y 4,7 v en continua señales pueden indicar un daño en el motor 64

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Localización del sensor de picado •

S

entre los cilindros 2 y 3 en el bloque motor

T

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Situación del sensor en el bloque

Respetar el par de apriete (valor indicativo: 2+/-0,5 daN) Cuidar por que el estado de superficie de contacto captador/cárter cilindro sea correcto. 66

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Sección sensor de picado 1. 2. 3. 4. • •

cerámica piezoeléctrica masa sísmica casquillo de presión masa de relleno el tornillo de fijación no monta arandela captador de detección de banda ancha capaz de medir frecuencias de trabajo entre 6 KHz a 15 KHz

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sensor de picado, señal 1

a.

b.

c.

2

presión en el interior de la cámara de combustión, sin combustión detonante (1) y con combustión detonante (2) señal del sensor filtrada, sin detectar picado (1) y con detección de picado (2) señal generada en el sensor sin filtrar, sin picado (1) y con picado (2)

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Regulación de la detonación, diagrama bloques

UME

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Regulación de la detonación, gestión 1. 2.

3.

4.

5.

6.

picado o detonación valor teórico calculado por la Unidad de Mando del Encendido ajuste del ángulo de encendido hacia retraso, por picado ajuste del ángulo de encendido hacia avance ancho de etapa, número de tiempos de trabajo después de los que se efectúa el avance por etapa tiempo de trabajo

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Final encendidos EEI

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