Es el encargado de repartir alimentación hacia todo el coche, sin el no se podría arrancar el coche o encender las luces.
Está formado por:
· Sistema de generación y almacenamiento.
· Sistema de encendido.
· Sistema de arranque.
· Sistema de inyección de gasolina.
· Sistema de iluminación.
· Instrumentos de control.
1. Sistema de Generación y Almacenamiento.
Este
sub-sistema del sistema eléctrico del
automovil
está constituido comúnmente por cuatro componentes; el generador , el
regulador de voltaje, que puede estar como elemento independiente o
incluido en el generador, la
batería de acumuladores y el interruptor de la excitación del generador.
El borne negativo de la batería de
acumuladores está conectado a tierra para que todos los circuitos del
sistemas se cierren por esa vía.
Del borne positivo sale un conductor grueso que se conecta a la
salida del generador, por este conductor circulará la corriente de carga
de la batería producida por el generador. Esta corriente en los
generadores modernos puede
estar en el orden de 100
amperios.
De este cable parte uno para el indicador de la carga de la batería
en el tablero de instrumentos, generalmente un voltímetro en los
vehículos actuales. Este indicador mostrará al conductor el estado de
trabajo del sistema.
Desde el borne positivo de la batería también se alimenta, a través de un fusible, el interruptor del encendido.
Cuando se conecta este interruptor se establece la corriente de
excitación del generador y se pone en marcha el motor, la corriente de
excitación
será regulada para garantizar un valor preestablecido y estable en el
voltaje de salida del generador. Este valor preestablecido corresponde
al máximo valor del voltaje nominal del acumulador durante la carga, de
modo que cuando este, esté completamente cargado, no circule alta
corriente por él y así
protejerlo de sobrecarga.
2. Sistema de Encendido.
Es el sistema necesario e independiente capaz de producir el
encendido de la mezcla de combustible y aire dentro del cilindro en los
motores de gasolina o
LPG, conocidos también como motores de encendido por chispa, ya que en el motor
diesella propia naturaleza de la formación de la mezcla produce su auto-encendido.
En los motores de gasolina resulta necesario producir una chispa
entre dos electrodos separados en el interior del cilindro en el momento
justo y con la potencia necesaria para iniciar la combustión.
Durante la carrera de admisión, la mezcla que ha entrado al
cilindro, bien desde el carburador, o bien mediante la inyección de
gasolina en el conducto de admisión se calienta, el combustible se
evapora y se mezcla íntimamente con el aire. Esta mezcla está preparada
para el encendido, en ese momento una chispa producida dentro de la masa
de la mezcla comienza la combustión. Esta combustión produce un notable
incremento de la presión dentro del cilindro que empuja el pistón con
fuerza para producir trabajo útil.
Para que el rendimiento del motor sea bueno, este incremento de
presión debe comenzar a producirse en un punto muy próximo después del
punto muerto superior del pistón y continuar durante una parte de la
carrera de fuerza.
Cuando se produce la chispa se inicia el encendido primero alrededor
de la zona de la chispa, esta luego avanza hacia el resto de la cámara
como un frente de llama, hasta alcanzar toda la masa de la mezcla. Este
proceso aunque rápido no es instantáneo, demora cierto tiempo, por lo
que nuestro sistema debe producir la chispa un tiempo antes de que sea
necesario el incremento brusco de la presión, es decir antes del punto
muerto superior, a fin de dar tiempo a que la llama avance lo suficiente
en la cámara de combustión, y lograr las presiones en el momento
adecuado, recuerde que el pistón está en constante movimiento. A este
tiempo de adelanto de la chispa con respecto al punto muerto superior se
le llama avance al encendido.
Si consideramos ahora la velocidad de avance de la llama como
constante, resulta evidente que con el aumento de la velocidad de
rotación del motor, el pistón se moverá mas rápido, por lo que si
queremos que nuestro incremento de presión se haga siempre en la
posición adecuada del pistón en la carrera de fuerza, tendremos
necesariamente, que adelantar el inicio del salto de la chispa a medida
que aumenta la velocidad de rotación del motor.
La consideración hecha de que la velocidad de avance de la llama es
constante no es estrictamente cierta, además en dependencia del nivel de
llenado del cilindro con mezcla durante la carrera de admisión y de la
riqueza de esta, la presión dentro del cilindro se incrementará a mayor o
menor velocidad a medida que se quema, por lo que durante el avance de
la llama en un cilindro lleno y rico la presión crecerá rápidamente y
puede que la mezcla de las partes mas lejanas a la bujía no resistan el
crecimiento de la presión y detonen antes de que llegue a ellas el
frente de llama, con la consecuente pérdida de rendimiento y perjuicio
al motor.
3. Motor de arranque.
En la actualidad todos los automóviles llevan incorporado el motor
eléctrico de arranque, que ofrece unas prestaciones extraordinarias. El
circuito eléctrico de arranque consta de batería, interruptor de
arranque, conmutador y motor.
Tipos de Motor de arranque.
Conmutador Electromagnético.
Los motores con conmutador electromagnético son los que se sirven del
efecto electromagnético producido en el electroimán del conmutador para
desplazar una horquilla que, a su vez, traslada el piñón de arrastre que
engranara con la corona del cigüeñal .
El eje del inducido, en el extremo del colector, posee unas
estrías en forma de hélice dentro de las cuales se desplaza el piñón de
arrastre. Este mecanismo de rueda libre consta de dos discos de giro
independiente, uno que transmite el giro del inducido y otro el del
piñón, que por medio de unos rodillos, según la velocidad de giro de
cada uno de ellos, los embraga o los separa de modo que cuando se
produce un giro acelerado del motor se obtiene la desconexión del piñón.
El esquema de funcionamiento podría
sintetizarse
diciendo que cuando se pulsa el interruptor de arranque o demacre, la
corriente llega al electroimán, el cual atrae el ancora, circunstancia
que por una parte, al desplazar la palanca, hace que el piñón engrane
con la corona y que por otra, el conmutador envié corriente al motor de
arranque que se pone en marcha. Cuando el interruptor de arranque se
desconecta, el electroimán no recibe corriente, el resorte cobra su
posición inicial, la horquilla desconecta el piñón de la corona y el
motor de arranque se para. Si cuando arranca el motor continua
recibiendo corriente por no desconectar convenientemente el interruptor,
la corona, que es quien normalmente recibe el esfuerzo del giro del
piñón , actúa a la inversa transmitiendo su giro al piñón, que
automáticamente actúa como mecanismo de rueda libre, con lo que se evita
el giro desproporcionado del inducido que podría tener efectos
sumamente perjudiciales.
Motores con piñón deslizable pendix
El
sistema mas empleado para el arranque de motores de automóviles es el
que constituye el motor con dispositivo de inercia, que comúnmente se
conoce como
Bendix.
Este dispositivo se basa en la inercia producida por el eje del motor
cuando este se pone en marcha. Al producirse el arranque y la
aceleración del motor, la corona dentada
imprime
al piñón una rotación más rápida que la del eje del inducido, por lo
que le hace retrocede a trabes de la parte roscada, desconectándose de
la corona.
El sistema
Bendix ofrece un excelente rendimiento, puesto que tanto la conexión como la desconexión del piñón sobre la corona se hacen de
forma automática; además el
aclopamiento
de los dos elementos se puede hacer cuando el motor de arranque gira
notablemente revolucionado, cosa que favorece a la batería, al necesitar
poco consumo de corriente.
Motores de arranque con inducido o deslizante
Los
motores de arranque con inducido deslizante, además del arrollamiento
de excitación conectado en serie, poseen dos arrollamientos mas, uno
auxiliar y otro de sujeción. En este instante, el motor obtiene el
momento de pleno giro y arranca el motor del vehículo; pero al adquirir
este mayor velocidad la corriente y el campo magnético decrecen
notoriamente, lo que haría que se desengranara el piñón de la corona si
no fuese porque entonces actúa el arrollamiento de sujeción, que
mantiene engranada la corona con el piñón. Al soltar el interruptor de
arranque el motor queda sin corriente y el piñón se desengrana por
efecto del muelle antagonista, de modo que el inducido regresa a su
posición de reposo.
Motores con circuito mecánico accionado a mano:
El
sistema se compone de un piñón deslizante sobre el eje del inducido que
sufre el desplazamiento impulsado por una palanca que simultáneamente
conecta la corriente eléctrica y engrana el piñón. Al cerrar el
interruptor de puesta en marcha se comprime un muelle que hace que el
piñón retroceda por efecto antagonista cuando se suelta la palanca.
Estos motores de arranque están dotados de un mecanismo de rueda libre
para evitar daños en el inducido cuando el giro de la corona sea más
rápido que el piñón.
Motores con dispositivos de cubilete.
Los motores de arranque con dispositivo de cubilete constituyen una variante del sistema de inercia o
Bendix,
con la notable diferencia de que el desplazamiento del piñón hacia la
corona se hace en dirección contraria. Cuando se pone en movimiento el
eje del inducido, el piñón se desplaza por inercia hasta su engrane con
la corona. Para reforzar esta inercia el piñón lleva adosado una especie
de cubilete que posee mayor superficie, lo que incrementa la inercia al
tiempo que protege al piñón.
Conmutadores
La
alimentación de los motores de arranque, debido a su consumo de
corriente y a la caída de tensión que se produce, debe hacerse con
cables de las dimensiones adecuadas, situando el arranque lo más cerca
posible de la batería. Esta circunstancia se acentúa en los motores de
arranque sin conmutador electromagnético. En realidad d
ebería
llamarse conmutador al dispositivo que, a voluntad, conecta al circuito
eléctrico una o os baterías en serie-paralelo, cosa que suele hacerse
par obtener el arranque de motores de vehículos pesados y de gran
potencia.
Conmutadores electromagneticos
El
sistema proporciona un arranque en dos tiempos un primer tiempo en que
la tensión nominal de cada una de las baterías produce los primeros
giros del motor de arranque con el consiguiente desplazamiento del piñón
hasta engranar con la corona; y un segundo tiempo que, hecho el
engranaje, doblando el voltaje y reduciendo la intensidad proporciona la
velocidad de giro necesaria para el arranque del motor.
Interruptor de puesta en marcha
En otros automóviles se independiza de las otras
prestacio nes y se configura en un pulsador, que situado asimismo en el
tablier, al presionarlo cierra el circuito, enviando la corriente al solenoide o al motor de arranque.
En este
video enseñan un motor de arranque por dentro y sus componentes
4. Inyección de Gasolina
Aunque el carburador nacido con el motor, se desarrolló
constantemente hasta llegar a ser un complejo compendio de cientos de
piezas, que lo
convirtieron en un refinado y muy duradero preparador de la mezcla de aire-gasolina para el motor del
automovil en
todo el rango de trabajo, no pudo soportar finalmente la presión
ejercida por las reglas de limitación de contaminantes emitidas por las
entidades gubernamentales de los países mas desarrollados y fue dando
paso a la inyección de gasolina, comenzada desde la décadas 60-70s
principalmente en Alemania, pero que no fue tecnológicamente realizable
hasta que no se desarrolló lo suficiente la electrónica miniaturizada.
La diferencia conceptual fundamental entre los dos tipos de
preparación de la mezcla, es que en el carburador se hace básicamente de
acuerdo a patrones mas o menos fijos, establecidos de fábrica, que con
el uso se van alterando hasta sacarlo de los estrechos índices
permitidos de producción de contaminantes, mientras que la inyección de
gasolina tiene sensores en todos los elementos que influyen en el
proceso de alimentación y escape del motor y ajusta automáticamente la
mezcla para mantenerlos siempre dentro de las normas, a menos que se
produzca una avería en el sistema.
Es notoria la mayor complejidad de la inyección de gasolina con
respecto al carburador, lo que la encarece, pero no hay hasta ahora,
ningún otro sistema que garantice la limpieza de los gases requerida
para mantener la atmósfera respirable en las zonas de tránsito urbano
intenso actual.
Colocado en el conducto de admisión del motor existe una electroválvula conocida como inyector
que
al recibir una señal eléctrica, se abre y deja pasar la gasolina al
interior del conducto. La linea de entrada al inyector tiene una presión
fija mantenida desde el depósito, por una bomba eléctrica asistida por
un regulador de presión. El tiempo de duración de la señal eléctrica y
con ello la cantidad de gasolina inyectada, así como el momento en que
se produce la inyección, los determina la unidad procesadora central en
consecuencia con la posición de la mariposa de entrada de aire al motor y
las señales emitidas por un grupo de sensores
que miden los factores que influyen en la formación de la mezcla.
La clave de la inyección de gasolina es la unidad procesadora central
(UPC) o unidad central electrónica (UCE), que es un miniordenador cuya
señal de salida es un pulso eléctrico de determinada duración en el
momento exacto que hace falta (durante la carrera de admisión) al, o los
inyectores. La señal principal para hacer la decisión del tiempo de
apertura del inyector la recibe de una mariposa colocada en el conducto
de admisión en cuyo eje hay montada una resistencia eléctrica variable,
así la posición de la mariposa es interpretada por la UPC como mas o
menos aire al cilindro y por lo tanto mas o menos necesidad de gasolina,
regulada a través del tiempo de apertura del inyector. El momento
exacto de comenzar la apertura del inyector viene de un sensor de
posición montado en el árbol de levas
o
el distribuidor, que le indica a la UPC cuando están abiertas las
valvulas de admisión y por lo tanto se está aspirando el aire que
arrastrará al interior del cilindro la gasolina inyectada en el conducto
de admisión.
Este trabajo lo hace la UPC utilizando un tiempo básico que viene
con él por defecto y que hace funcionar el motor en condiciones
normales, pero que no son las óptimas para el trabajo del motor en otras
condiciones.
Para ajustar con exactitud el tiempo de apertura de los inyectores y
obtener la máxima eficiencia y la mínima emisión de gases tóxicos, la
UPC tiene en cuenta un grupo de otras entradas que llegan a él,
procedentes de varios sensores, que vigilan el comportamiento de los
factores que influyen en el proceso de combustión, estas entradas son
procesadas electrónicamente y sirven para modificar el tiempo de
apertura del inyector a la cantidad exacta.
Las UPC están preparadas para ignorar los sensores cuando hay una
avería de algunos de ellos, o están dando señales fuera del rango
normal, y continuar con el programa básico, para permitir el
funcionamiento del motor hasta llegar al taller de reparaciones. Este
programa básico no se pierde aunque la UPC se quede sin alimentación
eléctrica al desconectar la batería con el motor apagado como es
frecuente oír.
Se diferencias las siguientes partes.
Inyectores.
El inyector es el encargado de pulverizar en forma de aerosol la
gasolina procedente de la linea de presión dentro del conducto de
admisión, es en esencia una refinada electroválvula capaz de abrirse y
cerrarse muchos millones de veces sin escape de combustible y que
reacciona muy rápidamente al pulso eléctrico que la acciona.
Sistema de Presurización.
En todos los casos hay una bomba eléctrica que empuja la gasolina
desde el depósito al riel donde se alimentan los inyectores, de donde
sale un retorno para mantener circulando cierta parte de la gasolina y
evitar que se caliente demasiado el riel con el calor del motor. El
tránsito se hace a través de un filtro que evita la entrada de impurezas
al sistema.
La regulación de presión puede hacerse con el uso de un acumulador e
interruptor de presión, que apaga y enciende la bomba manteniendo la
presión constante, o bien sin el acumulador pero con un regulador a la
salida del riel que mantiene la presión constante y la bomba funciona
permanentemente.
Mariposa de Aceleración.
Al igual que en el carburador
la velocidad y potencia del motor se regula con una mariposa
interpuesta en el conducto de admisión, que permite mayor o menor
entrada de aire al cilindro del motor para la combustión. Es evidente
que cuanto mas esté abierta la mariposa, mayor será el llenado del
cilindro y por tanto será mayor también la cantidad de combustible que
debe inyectarse, por tal motivo acoplado al eje de la mariposa hay una
resistencia eléctrica variable que envía al UPC a través de un cable un
valor de resistencia diferente para cada posición de la mariposa, la UPC
a su vez interpreta esto como un grado de apertura de la mariposa, o lo
que es lo mismo un llenado del cilindro determinado, lo que le sirve
para decidir el tiempo de apertura del inyector para formar la mezcla
óptima de acuerdo a su programa básico.
Como eso no es estrictamente cierto y el llenado real del cilindro
depende también de otros factores como; la altitud del lugar donde
funcione el motor, la mayor o menor resistencia al paso del aire que
tenga el filtro, la velocidad de rotación así como la temperatura y
humedad del aire exterior, se proveen otros sensores que miden estas
variables y también envían sus señales a la UPC para corregir con
exactitud el tiempo de apertura y lograr la mezcla óptima real.
Los Sensores.
Las señales de estos sensores modifican el programa básico de la UPC
a fin de perfeccionar el tiempo de apertura del inyector y con ello
ajustar exactamente la preparación de la mezcla aire-gasolina
ECU.
Este es el "cerebro" del sistema de inyección de gasolina y se
conoce también como "Unidad de Control Electrónica" o ECU del acrónimo
en inglés "Electronic Control Unit".
Es común oír términos muy ensalzados para nombrar esta unidad
electrónica, como "computadora" u "ordenador", cuando en realidad solo
es un generador de pulsos cuya frecuencia y duración pueden controlarse.
Porque así es, la UPC lo que hace es generar un pulso eléctrico que
sirve para abrir el inyector durante un tiempo y momento determinados,
en consecuencia con variables simples como voltage o resistencia
eléctrica procedentes de los sensores.
Esto no quiere decir que sea "una caja con cuatro cables" pero
tampoco, ni remotamente, tiene el alcance de una real computadora u
ordenador tal y como se usa el concepto. Esta tendencia parece ser
consecuencia de la intención comercial de algunos talleres de mecánica, a
los que le conviene la "oscuridad" y "complejidad" elevada de algo
simple, a fin de intimidar a los automovilistas para su conveniencia. Lo
cierto es que con el manual del automóvil en cuestión, un simple
multímetro y algo de conocimiento de electricidad puede diagnosticarse
perfectamente el sistema de inyección en caso de fallo, que casi siempre
se debe al fallo de algún sensor.
Si alguna inteligencia tiene le UPC es que puede ignorar el, o los
sensores que se averíen o que den valores fuera de lo normal y continuar
con el tiempo de apertura básico que trae por defecto, utilizando solo
la señal procedente de la maripos de la aceleración.
5. Sistema de Iluminación.
Cada vez es mas frecuente la utilización de circuitos electrónicos
de control en el sistema de iluminación del automovil, de esta forma en
un auto actual es frecuente que las luces de carretera se apaguen solas
si el conductor se descuida y las deja encendidas cuando abandona el
vehículo, o, las luces de cabina estén dotadas de temporizadores para
mantenerlas encendidas un tiempo después de cerradas las puertas, y
otras muchas, lo que hace muy difícil generalizar.
Todos estos circuitos se alimentan a través de fusibles para evitar
sobrecalentamiento de los cables en caso de posibles corto-circuitos.
En general cualquier automóvil tiene como mínimo:
1.- Seis interruptores y cuya función es la siguiente:
| Interruptor #
| Función
|
| 1
| Encender luces de reversa
|
| 2
| Iluminar la cabina
|
| 3
| Encender las luces de carretera
|
| 4
| Encender las luces de ciudad
|
| 5
| Poner a funcionar las luces de vía
|
| 6
| Encender las luces de cola al frenar
|
Aunque los interruptores se han representado como uno solo por
circuito, en algunos casos pueden ser varios conectados en paralelo para
hacer la misma función; ejemplo: puede haber un interruptor de la luz
de cabina en cada puerta y uno adicional en el tablero, o en la propia
lámpara. Es muy frecuente un interruptor adicional para encender las
luces intermitentes de avería.
2.- Dos permutadores de
luces, uno para permutar las luces de carretera de altas a bajas y otro
para seleccionar las luces intermitentes de vía de acuerdo al giro a
efectuar. Como indicadores de vía en algunos vehículos se usan las
propias lámparas de frenos, en otros, lámparas aparte, comúnmente de
color amarillo o ámbar.
6. Instrumentos de Control.
En todos los automóviles resulta necesario la presencia de ciertos
instrumentos o señales de control en el tablero, al alcance de la vista,
que permitan al conductor mantener la vigilancia de su funcionamiento
con seguridad y cumpliendo con los reglamentos de tránsito vigentes.
Aunque es variable el modo de operar y la cantidad de estos indicadores
de un vehículo a otro en general pueden clasificarse en cuatro grupos:
- Instrumentos para el control de los índices de funcionamiento técnico del coche.
- Instrumentos para indicar los índice de circulación vial.
- Señales de alarma.
- Señales de alerta.
Instrumentos de control técnico.
Lo común es que en el t
ablero puedan existir los siguientes:
1. Indicador de la temperatura del refrigerante del motor.
2. Indicador del nivel de combustible en el depósito.
3. Indicador del nivel de carga del acumulador.
4. Indicador de la presión del aceite lubricante en el motor.
5. Indicador de la velocidad de giro del motor.
Instrumentos para el control vial.
Normalmente son dos los indicadores:
- Indicador de la velocidad de circulación (velocímetro).
- Indicador de la distancia recorrida (odómetro).
En algunos casos, especialmente en las máquinas de la construcción y
agrícolas el velocímetro no existe y el odómetro está sustituido por un
contador de horas de trabajo.
Señales de Alarma
Estas señales pueden ser luminosas, sonoras o ambas, y están
destinadas a mostrar alarma en caso de fallo de alguno de los sistemas
vitales para la seguridad vial o la integridad del automóvil. Las mas
común es que estas señales den la alarma cuando:
- Falle el sistema de frenos.
- Exista valor bajo o nulo de la presión de aceite del motor.
- Exista valor bajo del nivel de combustible en el depósito.
- El generador no está produciendo electricidad.
- La temperatura del motor está demasiado alta.
- Avería en el sistema de inyección de gasolina.
Señales de Alerta.
Estas señales no representan necesariamente una alarma, pero
alertan al conductor el estatus de operación de alguno de los sistemas
que están bajo su responsabilidad, a fin de mantenerlo informado de
ello, y pueda hacer las modificaciones adecuadas al caso. Pueden ser
luminosas, sonoras o ambas al igual que las de alarma. Entre ellas
están:
- Indicador luminoso de la luz de carretera encendida.
- Indicador de la posición de la palanca de cambios, especialmente en los automáticos.
- Indicador luminoso de la aplicación del freno de mano con el encendido conectado.
- Las puertas no están bien cerradas y el encendido conectado.
- No está colocado el cinturón de seguridad de los pasajeros y el encendido conectado.
- Las llaves están en el interruptor de encendido y la puerta del conductor está abierta.
La creciente tendencia actual a la utilización microprocesadores
electrónicos en los vehículos ha hecho que la responsabilidad de
administrar los indicadores y la señales de alerta y alarma esté cada
día mas en manos de estos dispositivos, ellos reciben la señal del
sensor, la procesan y toman las decisiones pertinentes.
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