Sistema de Encendido-frenado

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE JA INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÈCTR VIII CICLO ING. AUTOMOTRIZ 1 TEMA: ENSAYO SOBRE SIMPATÍA, JUST SOLIDARIDAD ESTUDIANTE: VEGA HURTADO OMAR FRANCISC REVISADO POR: ING. ROBINSON TAPIA ASENJO

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sistema de encendido y frenado de un motor en un automóvil, se especifican los tipos y modelos de encendido y frenado desde los más antiguos hasta los más actuales

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE JAÈN

INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÈCTRICA

VIII CICLO

ING. AUTOMOTRIZ 1

TEMA: ENSAYO SOBRE SIMPATÍA, JUSTICIA YSOLIDARIDAD

ESTUDIANTE:

VEGA HURTADO OMAR FRANCISCO

REVISADO POR:

ING. ROBINSON TAPIA ASENJO

FECHA:

INTRODUCCIÓN.

Siendo el sistema de encendido uno de los componentes básicos para el buen funcionamiento de los motores de explosión, ha estado desde siempre sometido a constantes estudios e investigación para mejorar el sistema, con el fin de conseguir un mayor rendimiento en el motor térmico.

Debido a las características excepcionales que ofrece el campo de la electrónica en todas las aplicaciones de tipo eléctrico, cada día en mayor auge, desde hace tiempo se ha estado estudiando la aplicación de la misma al ramo del automóvil, sobre todo en el encendido, consiguiéndose en la actualidad sistemas que han mejorado considerablemente el funcionamiento del circuito y rendimiento del motor.

El encendido tradicional, a pesar de su grado perfección, presenta, debido a la forma de funcionamiento de sus componentes, grandes inconvenientes en el encendido y rendimiento de los motores, ya que el sistema se basa en alimentar una bobina primaria a intervalos muy rápidos, para crear la variación de flujo y así obtener en el secundario el impulso de alta tensión, para que salte la chispa en las bujías.

Como la inducción magnética en el núcleo de la bobina está en función de la corriente que por ella circula, si se quiere que la inducción sea suficiente, la corriente aplicada ha de ser alta (a 12 V suele ser de 3 a 4 amperios), corriente que tiene que ser cortada por los contactos del ruptor, los cuales, a pesar de estar protegidos por el condensador, llegan a deteriorarse en un reducido número de kilómetros. Pero el defecto más importante de este sistema es que, a elevadas revoluciones, el contacto del ruptor es imperfecto, provocando una caída de tensión en el primario de la bobina, que se traduce en una considerable caída de tensión en alta, haciendo que la chispa, a elevadas revoluciones, sea más pobre.

SISTEMA DE ENCENDIDO.

El sistema de encendido es muy importante para el buen funcionamiento del motor, ya que afecta de manera directa al consumo de combustible, y por consiguiente a su rendimiento. Este sistema proporciona impulsos de alto voltaje entre los electrodos de las bujías del cilindro del motor. Estos impulsos producen arcos eléctricos en el espacio comprendido entre los electrodos de la bujía, que inflama la mezcla comprimida en la cámara de combustión. Cada arco eléctrico se sincroniza de manera que salte cuando el pistón se aproxima al punto muerto superior (PMS) en la carrera de compresión.

Objetivos:

Suministrar el voltaje necesario para la chispa en las bujías y generar la combustión en los cilindros.

Generar la chispa en cada bujía en el momento preciso cuando la mezcla aire-combustible está comprimida en la parte superior del cilindro.

Distribuir el alto voltaje a cada uno de los cilindros.

Modificar el momento en el cual se debe generar la chispa en cada cilindro (tiempo de encendido).

Fenómeno de Encendido

Como bien sabemos, el propósito del sistema de encendido es encender la mezcla aire/combustible dentro de la cámara de combustión en el momento oportuno. También sabemos que para que un motor produzca la mayor eficiencia, la mezcla aire/combustible debe encenderse con el objeto de que la presión máxima debida a la explosión ocurra alrededor de 10 a 15º después del punto muerto superior (PMS).

Es obvio que dentro del cilindro, la mezcla no se quema instantáneamente: le toma tiempo. Sin embargo, este intervalo de tiempo debe aclararse: es el lapso de tiempo entre que ocurre el encendido inicial de la mezcla hasta el desarrollo de la presión máxima de explosión. La duración de este intervalo de tiempo es de milifracciones de segundo, es un intervalo cambiante y variará dependiendo de la velocidad del motor.Esto significa que el encendido debe ocurrir "antes" cuando la velocidad del motor es elevada y "después", cuando es más lenta. A este fenómeno ya lo conocíamos como "avance y retraso del tiempo".

También sabemos bien que en los sistemas antiguos, el tiempo se avanzaba y retardaba con un diafragma y contrapesos en el distribuidor.

Además, el encendido debe avanzarse cuando la presión dentro del múltiple es baja (es decir, cuando el vacío es fuerte). Sin embargo, el tiempo de encendido óptimo también es afectado por otros factores además de la velocidad del motor y volumen de aire en el múltiple, tales como la forma de la cámara de combustión, la temperatura dentro de la cámara de combustión, etc. Por estos motivos, los sistemas de encendido electrónico suministran una calidad de encendido ideal para el motor.

Tipos de Sistemas de Encendido

Los sistemas de encendido se dividen en tres categorías básicas:

a) Distribuidor.b) Encendido Electrónico con Sistema de Encendido Sin Distribuidorc) Sistema de Encendido Directo

ENCENDIDO ELECTROMECÁNICO CONVENCIONAL.

1. Bujía: la bujía es el elemento encargado de crear alta tensión para provocar la chispa eléctrica en el interior de cada uno de los cilindros del motor.

2. Batería: suministra energía para el funcionamiento de todo el sistema de encendido.

3. Interruptor de arranque: situado en el circuito primario del sistema de encendido, es accionada con la llave de contacto.

4. Bobina de encendido o transformador de tensión: transforma la baja tensión de 12V a una alta tensión necesaria de 12000 a 20000V. este dispositivo basa su funcionamiento en el fenómeno de autoinducción e inducción mutua. Es decir al circular corriente por el primario se crea un campo magnético en el núcleo, y al interrumpirse la corriente el campo desaparece bruscamente, lo que provoca en le primario tensión por autoinducción y en el secundario tensión por inducción.

5. Distribuidor: es el componente del sistema de encendido que más funciones cumple, pero principalmente se encarga de repartir la corriente de alta tensión. Entre las bujías del motor según el orden de encendido preestablecido. Está compuesto por un rotor o pipa y una tapa distribuidora.

6. Cables de bujías (requisitos de cables):

Altas propiedades de aislamiento. Resistencias a alta temperatura de hasta 200 °C.

Resistencia a las vibraciones y las variaciones de la humedad.

Tipos de cables de encendido.

Con núcleo de cobre. Con resistencia activa. Con reactancia.

BUJÍAS:

Conduce al interior de la cámara, la corriente de alta tensión producida por el sistema de encendido y la descarga en forma de chispa entre sus electrodos para encender la mezcla de aire y carburante.

La velocidad con la que se inflama el combustible queda determinada por la relación aire gasolina.

Distancia disruptiva: la distancia disruptiva es la separación de los electrodos entre las cuales salta la chispa de encendido.

Puede ser:

Distancia disruptiva al aire cuando los electrodos sobresalen más allá del pie de la bujía.

Distancia disruptiva de chispa deslizante cuando tiene un aislador entre los electrodos sobre el que se desliza la chispa.

SISTEMAS DE ENCENDIDO ELECTRÓNICO.

A principios de la década de los 70 la mayor parte de los motores del automóvil utilizaban utilizaban un sistema de encendido por platinos.

Para el año de 1975, la mayor parte de los motores de automóvil utilizaban un sistema electrónico de encendido. Ya que en vez de platinos, los transistores y otros dispositivos semiconductores actúan como interruptor electrónico.

En el sistema de Avance Electrónico de Encendido, al motor se le proveen características casi idóneas de tiempo de encendido. Ya sabemos que la PCM determina el tiempo del encendido basándose en dos cosas:

a) las señales de entrada de sensores yb) en su memoria interna, la cual contiene información sobre los tiempos óptimos de encendido por cada condición de operación del motor.

Ahora bien... quizá no todos sepan esto, pero después de determinar el tiempo de encendido, la PCM envía la Señal de Tiempo de Encendido (STE) al módulo de encendido. Justo en el momento cuando la señal STE se apaga, el módulo de encendido cortará el suministro de corriente a la bobina de encendido... esto es lo que produce un chispazo de 7000 Volts a 35000 Volts dentro del cilindro. Vamos analizando a detalle estos nuevos conceptos.

SISTEMA ELECTRÓNICO DE ENCENDIDO CON GENERADOR HALL.

Principio de funcionamiento: En este sistema de encendido, el generador de impulsos basa su funcionamiento en el llamado efecto Hall, mediante el cual, cuando los electrones se desplazan a través de un conductor, que a su vez es atravesado por las líneas de fuerza de un campo magnético (fig. 13.10), estos electrones son desviados perpendicularmente a la dirección de la corriente eléctrica y perpendicularmente también a la dirección del campo magnético.

De esta manera, siendo Iv la dirección de la corriente y B la del flujo, en A1 se origina un exceso de electrones y en A2 una falta de los mismos, es decir, entre A1 y A2 aparece una diferencia de potencial eléctrico, llamada tensión de Hall. Este efecto adquiere una dimensión especial cuando el material interpuesto en el campo magnético es un semiconductor.

Al exponer la capa a la acción del campo magnético B, perpendicular a la línea de unión de las placas de contacto situadas en los extremos A1 y A2 , se origina la tensión UH entre estas superficies de contacto (tensión de Hall). Manteniendo constante la intensidad de la corriente Iv, la tensión UH depende solamente del campo magnético B, cuyas variaciones periódicas en el ritmo de encendido pueden lograrse con facilidad, consiguiendo con ello una variación de la tensión de Hall en el ritmo de encendido, que será empleada en el gobierno del transistor de conmutación, con el que se logran los cortes de la corriente primaria en la bobina de encendido.

Tanto las superficies conductoras situadas en los extremos A1 y A2 , como la capa de semiconductor permanecen fijas, sin someterse a movimiento alguno. El campo magnético B es creado por unos imanes permanentes, situados lateralmente sobre la capa de semiconductor. Puede cortarse este campo magnético mediante una pantalla apropiada, de manera que en algunos momentos, la capa de semiconductor no esté sometida a él.

La corriente lv se mantiene constante por medio de una fuente de alimentación que se conecta a ambos laterales de la capa semiconductora.

ENCENDIDO ELECTRÓNICO INTEGRAL.

Se entiende por esta designación un sistema electrónico de encendido sin ruptor que, además, suprime totalmente los dispositivos mecánicos de corrección de avance al encendido, a los que sustituye por componentes electrónicos. Comparativamente con los sistemas electrónicos y tratados, el encendido electrónico integral ofrece las mismas ventajas que ellos, e incluso ciertas mejoras.

Un calculador electrónico recoge informaciones de régimen y carga del motor de combustión y genera el correspondiente avance al encendido que, en cualquier caso, será el más adecuado.

Este mismo calculador trata igualmente las señales de mando para cortar o dar paso a la corriente primaria en la bobina de encendido, determinando el instante en que debe saltar la chispa en la bujía que corresponda, a la que se hace llegar por medio de un distribuidor convencional.

FRENADO.

Definición de Frenos:

Conjunto de órganos que intervienen en el frenado y que tienen por función disminuir o anular progresivamente la velocidad de un vehículo, estabilizar esta velocidad o mantener el vehículo inmóvil si se encuentra detenido.

Todo dispositivo de frenado funciona por la aplicación de un esfuerzo ejercido a expensas de una fuente de energía. El dispositivo de frenado se compone de un mando, de una transmisión y del freno propiamente dicho.

Mando:

Órgano o mecanismo cuyo funcionamiento provoca la puesta en acción del dispositivo de frenado; suministra a la transmisión la energía necesaria para frenar o controlar esta energía. El mando puede ser accionado:

Por el conductor; mediante el pedal o a mano.

Sin intervención directa del conductor.

Por inercia: acoplamiento entre remolque y el vehículo tractor.

Por gravedad: abatiendo la lanza de un remolque.

Por tracción: tensión de un cable entre un remolque y el vehículo tractor.

Transmisión:

Unión de los elementos comprendidos entre el mando y el freno, acoplándolos de una manera funcional. La transmisión puede ser mecánica, hidráulica, eléctrica o combinada.

Freno:

Órgano en el cual se desarrollan las fuerzas que se oponen al movimiento del vehículo. El freno puede ser:

A fricción: cuando las fuerzas se originan por el rozamiento entre dos piezas solidarias, una parte fija al vehículo y otra pieza unida a la rueda o a un conjunto de ruedas.

Eléctrico: cuando las fuerzas se originan por acción electromagnética entre dos elementos en movimiento relativo, que no se tocan y que pertenecen al vehículo.

A fluido: cuando las fuerzas se desarrollan por la acción de un fluido que se encuentran entre dos elementos en movimiento relativo, que no se tocan, y que pertenecen los dos al vehículo.

Motor: cuando las fuerzas provienen de un aumento artificial de la resistencia interna del motor.

Aerodinámica: cuando las fuerzas provienen de un aumento de la resistencia al aire.

Los frenos eléctricos, a fluido y motor se suelen denominar retardador, y solo pueden actuar cuando el vehículo está en movimiento. Son de fricción el freno de tambor, el freno de disco y el freno de polea.

ASPECTOS DEL FRENADO:

Frenado de servicio:

El frenado de servicio debe permitir el control del movimiento del vehículo y pararlo de manera segura, rápida y eficaz, cualesquiera que sean las condiciones de velocidad de carga y ascendente o descendente sobre la pendiente en que el vehículo se encuentra.

Frenado de estacionamiento:

El frenado de estacionamiento debe permitir mantener un vehículo inmóvil sobre una pendiente ascendente o descendente, incluso en ausencia del conductor.

Frenado de emergencia o socorro.

El frenado de emergencia debe parar el vehículo en todo momento dentro del límite de una distancia razonable, y principalmente en el caso de fallo del dispositivo de servicio. Nota: la existencia de estos tres aspectos del frenado no implica que el vehículo deba estar provisto de tres dispositivos de frenado distinto. En ciertas condiciones, el frenado de emergencia puede obtenerse ya sea por el dispositivo de frenado de servicio o por el dispositivo de frenado de estacionamiento.

CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE FRENO.

De acuerdo a la forma en que son accionados se clasifican en:

Frenos Mecánicos. Frenos Hidráulicos.

Frenos Neumáticos.

Frenos Eléctricos.

Frenos mecánicos. Constitución y funcionamiento: Básicamente están constituidos por los siguientes elementos (figura siguiente):

1. Pedal de freno.2. Varillas.3. Eje transversal.4. Palanca de levas.5. Palanca de freno de mano.6. Leva de accionamiento de patines de freno.7. Patines de freno.8. Tambor.

En el sistema de freno mecánico, la fuerza aplicada al pedal se transmite a los patines de freno de las diversas ruedas, por medio de varillas o cables (piolas), logrando de esta forma abrirlas y, mediante las balatas de éstas, trabar los tambores de las ruedas.

Antiguamente, el sistema de frenos mecánicos era el más utilizado, pero debido a que los vehículos actuales desarrollan velocidades mayores y principalmente la dificultad de mantener una presión pareja de frenado en las ruedas, fue necesario reemplazarlos por frenos hidráulicos o freno neumáticos.

Frenos Hidráulicos. Constitución y funcionamiento: Los elementos constitutivos del sistema de freno hidráulicos son:

1. Pedal de freno.

2. Bomba de freno. 3. Cañerías y flexibles. 4. Cilindros de ruedas. 5. Conjunto de patines de freno. 6. Tambor de freno.

En el sistema de freno hidráulico, el desplazamiento de los patines de freno, para apoyarse contra los tambores, se obtiene mediante la presión transmitida por una columna de líquido. Al accionar el pedal de freno actúa la bomba de freno que envía líquido a presión por las cañerías de freno, hasta los cilindros de las ruedas; los pistones de cada cilindro son desplazados hacia fuera, presionando a los patines y balatas de frenado contra la superficie de trabajo del tambor de freno. Al soltar el pedal de baja la presión del líquido; los resortes de retracción de los patines retirándose estas del tambor haciéndola volver a su posición inicial, regresando el líquido del cilindro hacia la bomba.

Con el objeto de reforzar la fuerza de frenado, los automóviles y vehículos más pesados traen incorporado al sistema de freno hidráulico un dispositivo de ayuda accionado por vacío que se le conoce como servofrenos.

Frenos Neumáticos. En los dispositivos de frenado con transmisión neumática, la energía auxiliar, constituida por el aire comprimido, substituye a la energía muscular del conductor; en un dispositivo tal, la acción directa del conductor sobre los frenos no existe. Los elementos constitutivos del sistema de freno neumático son:

1. Compresor.2. Filtro de aire.3. Filtro y regulador del aire.4. Estanque acumulador.5. Válvula accionada por pedal.

6. Pulmones.7. Válvulas de purga.8. Conector de alimentación al carro.

BILBIOGRAFÍA.

Manual de la técnica del automóvil (BOSCH).

Sistemas auxiliares del motor.

ARIAZ PAZ Manuel. “Manual de automóviles”.

Electrónica automotriz. Sistemas de encendido electrónico. 2008.