Fundamentos de Señales y Sistemas de Encendido en Tecnología Automotriz

Señales Analógicas

Una señal analógica representa un valor de voltaje continuo que puede variar dentro de un rango. Por ejemplo, un sensor de temperatura NTC modifica su resistencia (y por ende, el voltaje en un circuito divisor) de forma continua en función de la temperatura.

Señales Digitales

A diferencia de las analógicas, que teóricamente pueden tener infinitos valores, las señales digitales se caracterizan por tener un número finito de estados definidos. En los sistemas binarios, específicamente, existen solo dos valores posibles: alto (representado comúnmente como '1' o Vcc) y bajo (representado como '0' o GND).

Diferencias Clave entre Señales Analógicas y Digitales

Las principales diferencias radican en aspectos como:

• Continuidad: Analógicas son continuas, digitales son discretas.
• Ancho de banda: Generalmente mayor en señales analógicas.
• Inmunidad al ruido: Las digitales son más robustas frente a interferencias.
• Valores: Infinitos en analógicas, finitos (dos en binario) en digitales.
• Forma de onda: Variable en analógicas (senoidal, etc.), cuadrada en digitales.
• Facilidad de reproducción: Las digitales se copian sin degradación.
• Velocidad de procesamiento: Generalmente mayor en sistemas digitales.

Sistemas de Encendido en Motores

Tipos Principales:

• Encendido convencional (platinos)
• Encendido transistorizado por contactos
• Encendido transistorizado por efecto Hall
• Encendido por generador de impulsos por inducción
• Encendido por plato magnético (común en pequeña cilindrada)
• Encendido DIS (Direct Ignition System o Sistema de Encendido Directo)
• Encendido controlado por la unidad de control (ECU)

Encendido Convencional (Platinos)

Este sistema funciona de manera similar a un interruptor mecánico. La chispa en la bujía se genera cuando los platinos se abren, interrumpiendo bruscamente la corriente en el devanado primario de la bobina. Permite regular la apertura máxima de los platinos.

El ángulo Dwell se refiere al ángulo de giro del eje de la distribuidora (o tiempo) durante el cual los platinos permanecen cerrados, permitiendo que la bobina acumule energía magnética.

Comprobaciones Típicas:

• Verificar la tolerancia y el punto máximo de apertura de los platinos (galgado).
• Asegurar que no haya una caída de tensión excesiva a través de los platinos cuando están cerrados.
• Inspeccionar el talón de fibra del martillo y la leva por desgaste o agarrotamiento.
• Comprobar el estado y capacidad del condensador.
• Verificar la correcta conexión a masa de los componentes.

Encendido Convencional Transistorizado por Contactos

En esta evolución, se intercala un transistor de potencia para manejar la alta corriente del primario de la bobina. Los platinos solo manejan una pequeña corriente para controlar la base del transistor. Esto reduce drásticamente el desgaste de los contactos, aumentando su vida útil y mejorando la calidad de la chispa, aunque sigue dependiendo de un elemento mecánico (platinos).

Sensores Clave en Sistemas de Encendido

Sensor de Efecto Hall

Este sensor semiconductor genera una señal de voltaje digital (típicamente cuadrada) cuando detecta un campo magnético. Usualmente tiene tres terminales: Positivo (+), Negativo (-) y Señal (S).

El módulo de encendido utiliza la señal del sensor Hall (vinculada a la rotación del motor) para determinar el momento exacto en que debe cortar la corriente del primario de la bobina y generar la chispa. Elimina componentes mecánicos de desgaste como los platinos.

Sensor Inductivo (Pickup)

Se basa en el principio de inducción electromagnética. Consiste en una bobina y un imán permanente. Al pasar un diente metálico (de una rueda fónica solidaria al cigüeñal o árbol de levas) cerca del sensor, se induce una tensión alterna en la bobina. La amplitud y frecuencia de esta señal son proporcionales a la velocidad de rotación, pudiendo variar desde 0,5V a ralentí hasta más de 100V a altas RPM.

Comprobación (Sensor Inductivo):

• Medir la resistencia interna de la bobina (comparar con especificaciones del fabricante).
• Verificar el aislamiento entre los terminales y la carcasa metálica (masa).
• Asegurar la correcta distancia (entrehierro o air gap) entre el sensor y la rueda fónica.
• Comprobar que no haya partículas metálicas adheridas al imán del sensor, ya que pueden distorsionar la señal eléctrica generada.

Encendido por Plato Magnético (Generador CKP de Corriente Alterna)

Utilizado frecuentemente en motocicletas y motores pequeños de dos y cuatro tiempos. El volante magnético con imanes gira junto al cigüeñal, induciendo corriente alterna en bobinas fijas en el estátor. Una de estas bobinas suele ser la bobina captadora (CKP o Pickup) que genera la señal de disparo para el encendido.

Sistemas de Encendido Electrónico Avanzados

CDI (Ignición por Descarga Capacitiva - Capacitor Discharge Ignition)

Funciona mediante la carga de un condensador (capacitor) a una tensión elevada (cientos de voltios) y su posterior descarga rápida a través del devanado primario de la bobina de ignición. Esta carga puede provenir de una bobina específica en el estátor (CDI de CA) o de un convertidor DC/DC alimentado por la batería (CDI de CC). La descarga es disparada por la señal del sensor CKP (Pickup). Produce una chispa muy corta pero de alta energía, ideal para altas RPM.

Bobina Captadora (CKP / Pick-Up)

Es el sensor fundamental que informa al módulo de encendido (CDI, TCI, ECU) sobre la posición angular del cigüeñal, usualmente indicando la proximidad al Punto Muerto Superior (PMS). Su señal permite sincronizar el momento exacto del corte de corriente en la bobina de ignición para que la chispa salte en el cilindro adecuado y en el instante preciso.

Componentes Electrónicos del Motor: Sensores y Actuadores

Diferencia Fundamental

• Sensor: Dispositivo que detecta o mide una magnitud física o química (temperatura, presión, posición, velocidad, nivel de oxígeno, etc.) y la convierte en una señal eléctrica (analógica o digital) que la Unidad de Control Electrónico (ECU) puede interpretar.
• Actuador: Dispositivo que recibe una orden (señal eléctrica) de la ECU y ejecuta una acción física sobre el motor o sistema (ej: abrir un inyector, mover la mariposa de gases, activar un relé, generar la chispa en la bobina).

Sensores Comunes

Sensor MAP (Manifold Absolute Pressure)

Mide la presión absoluta (vacío o presión positiva) en el colector de admisión. Informa a la ECU sobre la carga del motor.

Sensor MAF (Mass Air Flow)

Mide la masa de aire (cantidad real de aire, no solo volumen) que ingresa al motor. Permite a la ECU calcular con precisión la cantidad de combustible a inyectar.

Generalidades de Sensores

Se encargan de monitorizar las condiciones de funcionamiento del motor y del entorno, enviando información constante a la ECU. Muchos operan con una tensión de referencia de 5V suministrada por la ECU.

Generalidades de Actuadores

Reciben señales de control de la ECU para realizar ajustes. Suelen operar con la tensión del sistema del vehículo (12V) y a menudo son controlados mediante señales moduladas, como la Modulación por Ancho de Pulso (PWM), que permite regular su grado de activación.

Nota: La ECU es la que detecta fallos (comparando lecturas de sensores con valores esperados) y puede activar un testigo de aviso en el cuadro de instrumentos. Los actuadores ejecutan las órdenes resultantes.

Termistores: Sensores de Temperatura

PTC (Positive Temperature Coefficient)

Componente cuya resistencia eléctrica aumenta a medida que aumenta la temperatura.

NTC (Negative Temperature Coefficient)

Componente cuya resistencia eléctrica disminuye a medida que aumenta la temperatura. Son los más comunes para medir temperatura de refrigerante (ECT) y aire de admisión (IAT).

Anexo: Señalización con Banderas en Circuitos de Competición

• Roja: Sesión detenida inmediatamente. Pista cerrada. Pilotos deben reducir velocidad y dirigirse a boxes o detenerse si es seguro.
• Verde: Pista libre. Inicio de sesión, vuelta de formación o reanudación tras incidente. Se puede rodar a velocidad normal.
• Amarilla con franjas rojas: Superficie deslizante por aceite, agua u otra sustancia. Indica baja adherencia en esa zona.
• Azul (fija o agitada): Mostrada a un piloto que va a ser doblado por un coche más rápido. Debe facilitar el adelantamiento de forma segura.
• Blanca y negra (diagonal, mostrada con número): Advertencia por conducta antideportiva a un piloto específico.
• Amarilla (una agitada): Peligro en el borde de la pista. Reducir velocidad, no adelantar.
• Amarilla (dos agitadas): Peligro que obstruye total o parcialmente la pista. Reducir velocidad significativamente, no adelantar, estar preparado para detenerse.
• Negra (mostrada con número): Orden directa para que el piloto indicado entre en el pit lane en la siguiente vuelta (descalificación o consulta con dirección de carrera).
• Negra con círculo naranja (mostrada con número): Indica al piloto que su vehículo tiene un problema mecánico peligroso (fuga, pieza suelta) y debe entrar en boxes inmediatamente.
• Blanca: Vehículo lento en pista (coche médico, de seguridad, grúa, etc.).
• A cuadros (blanca y negra): Fin de la sesión de entrenamientos, clasificación o carrera.