Locomotora diésel
Existen dos tipos principales de motores de combustión interna modernos, uno es de encendido por compresión (motor diésel) y el otro es de encendido (motor de gasolina). De lo que estamos hablando aquí es del motor de gasolina.
En un motor de combustión interna, una mezcla de aire y combustible ingresa al cilindro y se comprime dentro de él. Cuando se comprime una mezcla, sus moléculas son forzadas a entrar en un espacio pequeño. Esto hace que las moléculas choquen entre sí, generando fricción y calor. Las cadenas moleculares de las moléculas de combustible están formadas por diferentes átomos y se requiere energía para mantener unidos estos diferentes átomos. Para liberar la energía del combustible, las moléculas del combustible deben separarse y reformarse en una estructura diferente de moléculas de menor energía. Una vez que las moléculas de combustible se rompen, la energía que mantiene unidos a los diferentes átomos ya no es necesaria. Esta energía liberada impulsa el motor de combustión interna.
En los motores de gasolina, la compresión por sí sola no proporciona suficiente energía para dividir las moléculas del combustible. La energía térmica introducida en las moléculas de combustible las vuelve inestables, pero se requiere más fuerza para separar los átomos que unen las moléculas de combustible. No es fácil separar a dos personas que luchan juntas. Para separarlos, debes usar más fuerza de la que usan para girarlos. El uso de una pistola paralizante puede separar a dos personas que luchan juntas, porque el voltaje de la pistola paralizante puede alcanzar los 100 kV cuando se descarga. La energía potencial de una pistola paralizante es mayor que la energía utilizada por dos personas que luchan juntas, por lo que las dos personas se soltarán y se separarán. Aunque la compresión del cilindro crea energía térmica, se necesita más fuerza para romper las moléculas del combustible y liberar la energía. Esta fuerza la proporcionan las chispas eléctricas de alta energía generadas por el sistema de encendido.
El encendido de la mezcla requiere una chispa eléctrica de alta energía, para lo cual se utilizan distintos sistemas de encendido. Un transformador elevador es uno de los sistemas de encendido más utilizados en la actualidad. Este transformador utiliza electrodos de baja tensión y alta corriente para producir electrodos de alta tensión y baja corriente. Está formado por dos bobinas diferentes. La primera bobina se llama bobina primaria y la segunda bobina se llama bobina secundaria (consulte la Figura 1). Para aumentar el campo magnético, la bobina primaria se enrolla alrededor de un núcleo de hierro. En los transformadores más nuevos, este núcleo está formado por muchas láminas de metal ferroso (normalmente hierro dulce) apiladas una encima de otra. En comparación con todo el núcleo de hierro, su capacidad de mejora magnética es mejor.
Figura 1
Haga clic aquí para ver todas las imágenes de noticias
El devanado primario tiene cables más gruesos y menos vueltas, lo que hace que su valor de resistencia sea muy bajo. El devanado secundario tiene cables más delgados y más vueltas, lo que resulta en una mayor resistencia. La relación de vueltas de las bobinas de encendido de automóviles suele ser de aproximadamente 1:100, es decir, la bobina primaria se enrolla 1 vuelta y la bobina secundaria se enrolla 100 vueltas. El valor de resistencia de la bobina primaria suele estar entre 1 y 4 Ω, y el valor de resistencia de la bobina secundaria suele estar entre 8000 y 16000 Ω.
La bobina primaria y la bobina secundaria están aisladas entre sí, y el medio aislante es aceite de transformador o resina epoxi. El voltaje soportado del aceite del transformador es de 20-25 kV, por lo que se utiliza resina epoxi sellada al vacío en la nueva bobina de encendido, y su voltaje soportado puede alcanzar los 50 kV. Las bobinas primaria y secundaria están acopladas electromagnéticamente, por lo que si una bobina se ve afectada, la otra se verá afectada.
La bobina de encendido utiliza inducción electromagnética para proporcionar la energía de encendido necesaria. Para entender cómo funciona una bobina de encendido, observemos la forma de onda que produce. Comencemos con la parte A en la Figura 2. Esta parte es el voltaje del circuito abierto porque el circuito aún no está cerrado y no fluye corriente en la bobina primaria. Luego, cuando el circuito impulsor se cierra, el voltaje cae repentinamente y la bobina primaria forma un bucle a tierra (Parte B en la Figura 2). Esta caída de voltaje será muy cercana al potencial cero.
La caída de voltaje inherente depende de si se utiliza un transistor o un transistor de efecto de campo para controlar la corriente en el circuito de accionamiento. Si es un triodo, su caída de voltaje es de 0,7 ~ 1 V. La razón es que hay resistencia en la base del triodo. La resistencia de base del transistor de efecto de campo es muy pequeña y la caída de voltaje resultante es de aproximadamente 0,1 ~ 0,3 V. La caída de voltaje inherente es el voltaje de mantenimiento en el circuito que se utiliza para superar la resistencia del circuito o base del controlador, permitiendo que la corriente fluya (Parte C en la Figura 2). Una vez que el circuito del controlador está cerrado, la corriente fluye a través del devanado de la bobina primaria.
A medida que la corriente fluye a través del devanado, toda la corriente se utiliza para crear un campo magnético alrededor del devanado (consulte la Figura 3). El establecimiento de este campo magnético se llama inductancia y su fuerza es proporcional al coeficiente de inductancia y la corriente. En otras palabras, cuanto mayor es la corriente, más fuerte es la inducción magnética.
Figura 3
Haga clic aquí para ver todas las imágenes de noticias
Cuando se establece el campo magnético, las líneas magnéticas cortan la bobina primaria y la bobina secundaria, provocando las dos bobinas para inducir voltaje; sin embargo, el efecto de este voltaje en las dos bobinas es diferente. A medida que se establece el campo magnético y las líneas del campo magnético cortan la bobina secundaria, se genera una fuerza electromotriz inducida (fem) en la bobina secundaria y se liberan electrones. Esta fuerza electromotriz inducida se puede ver en la forma de onda del voltaje secundario cuando el circuito de accionamiento está cerrado. La oscilación de voltaje ocurrirá inicialmente cuando la línea esté cerrada (ver Figura 4). Esto se debe a que las líneas del campo magnético cortan la bobina secundaria e inducen voltajes en los diferentes devanados de la bobina secundaria.
Figura 4
Haga clic aquí para ver todas las imágenes de noticias
Hay capacitancia en los devanados de la bobina. La capacitancia ocurre cuando dos conductores están separados por espacio y la corriente pasa a través de ambos conductores. Además, se produce una diferencia de potencial entre los dos conductores. El tamaño de los conductores y la distancia entre ellos determinan la capacitancia.
Las ondas oscilantes se producen cuando la energía eléctrica y la energía magnética se convierten entre sí. Una vez que la bobina esté completamente cargada, esta onda oscilante se debilitará formando un arco estable y luego una línea recta. El punto de saturación para la carga de la bobina varía y depende principalmente de la corriente que fluye a través de la bobina primaria, el valor de la resistencia y el número de vueltas de la bobina.
Cuando se establece el campo magnético, las líneas del campo magnético cortan la bobina primaria, y el voltaje inducido generado en la bobina primaria libera electrones. Sin embargo, dado que hay corriente en la bobina primaria, estos electrones liberados obstaculizarán el flujo de corriente. En un artículo anterior, ilustré este problema usando el ejemplo de un pasillo de escuela lleno de estudiantes. Este ejemplo también se aplica a las bobinas de encendido. Imagínese a los niños corriendo por los pasillos de un edificio de aulas. Luego, más niños salen de las aulas a lo largo del pasillo y salen al pasillo. Los niños que salen del aula y entran a los pasillos no correrán más rápido si no empujan con fuerza a los niños que corren por los pasillos. Al igual que los niños que entran al pasillo, este voltaje inducido en la bobina primaria bloquea el flujo de corriente en la bobina primaria. Esta obstrucción se llama fuerza electromotriz inversa o voltaje inverso.
Siempre que haya inductancia en la línea, el cambio de corriente generará una fuerza electromotriz inversa, que dificultará el flujo de corriente. Siempre que haya resistencia en la línea, se producirá una caída de voltaje y el tamaño de la caída de voltaje es proporcional al valor de la resistencia. Esta caída de voltaje se puede ver en la línea inferior ligeramente ascendente de la forma de onda primaria (parte D en la Figura 4). Si reduce el rango de voltaje del osciloscopio y amplía la parte inferior de la forma de onda de encendido primario, puede ver claramente esta caída de voltaje (parte D en la mitad superior de la Figura 5).
Figura 5
Haga clic aquí para ver todas las imágenes de noticias
Cuando la corriente fluye a través de la bobina, se producirá una caída de voltaje al encontrar resistencia. Utilice una pinza amperimétrica. para medir la bobina primaria. Este fenómeno también se puede reflejar en la forma de onda actual (consulte la mitad inferior de la Figura 5). Una vez que la corriente primaria de la bobina de encendido está saturada (el campo magnético ya no se mueve), la bobina secundaria queda rodeada por un campo magnético. El punto de saturación de corriente de la bobina de encendido depende de la corriente que fluye a través de ella. Cuanto mayor es la corriente, mayor es la intensidad de las líneas del campo magnético. Por el contrario, cuanto menor es la corriente, menor es la intensidad de las líneas del campo magnético.
Después de que la bobina esté saturada, la corriente que fluye a través de la bobina primaria será limitada (parte E en la Figura 2), pero la intensidad del campo magnético aún está en su máximo. Tenga en cuenta que la corriente es limitada en este momento, pero el voltaje aún es menor que el voltaje del circuito abierto (parte F en la Figura 2). Para limitar la corriente, se agrega una resistencia al circuito, que limita la corriente que fluye a través de la bobina primaria. Si hay resistencia adicional en el circuito primario, se adelantará el tiempo del límite de corriente. Si la bobina sufre un cortocircuito o la resistencia cae por debajo del valor especificado, el tiempo límite actual se retrasará. Por lo tanto, si conoce las características del diseño del circuito, puede juzgar la falla a partir de los cambios en el tiempo límite actual.
A medida que aumenta la velocidad del motor, el intervalo de encendido entre cilindros se acorta y el tiempo de carga de saturación de la bobina se acorta, por lo que la limitación de corriente se detiene (no todos los sistemas de encendido hacen esto con limitador de corriente). Después de que la carga se satura, el módulo de control de potencia (PCM) corta el circuito de accionamiento del sistema de encendido y la corriente de la bobina primaria ya no fluye a través del devanado primario. Como resultado, el campo magnético pasa a través de la bobina secundaria. y desaparece. Cuando un campo magnético pasa a través de un alambre o devanado, se induce un voltaje en el alambre o devanado. Este voltaje inducido produce una fuerza electromotriz. La fuerza electromotriz empuja los electrones a lo largo del cable hasta que regresan al devanado secundario.
La función de un condensador es acelerar la desaparición del campo magnético. Es imposible que la corriente continua se conecte a tierra a través de este componente, pero la corriente alterna sí puede y la corriente alterna puede pasar a través de un condensador. Por lo tanto, la corriente en la bobina primaria se puede conectar a tierra a través del capacitor.
Figura 6
Haga clic aquí para ver todas las imágenes de noticias
El condensador está conectado en el circuito primario (ver Figura 6). Cuando cesa el flujo de corriente, el campo magnético se contrae en la bobina primaria para estabilizar el flujo de corriente en la bobina. Cuanto más rápido desaparece la corriente en la bobina primaria a través del capacitor, más rápido desaparece el campo magnético. El campo magnético que se mueve rápidamente puede aumentar el voltaje inducido en la bobina secundaria. Por lo tanto, la corriente impulsada por voltajes de hasta 50 kV debe encontrar un canal o salida. La bobina secundaria está conectada a la bujía y los electrones se mueven hacia la abertura del electrodo de la bujía, sin embargo el circuito secundario es un circuito abierto. Cuando la electricidad de alto voltaje intenta empujar electrones a través de un circuito abierto, primero se establece una corona o campo de baja energía entre los dos electrodos de la bujía (Figura 7A).
Figura 7
Haga clic aquí para ver todas las fotos de noticias
Una vez que se establezca esta corona, comenzará la ionización. Cuando comienza la ionización, el voltaje requerido es alto. Para liberar electrones, la diferencia de potencial debe ejercer suficiente presión sobre los átomos (Figura 7B). Los átomos que pierden electrones se convierten en iones positivos (un ion es un átomo cargado positiva o negativamente que es el resultado de que un átomo pierde o gana uno o más electrones). Este es el voltaje de ruptura, o el voltaje requerido para empujar a los electrones más allá de la resistencia.
En la bobina secundaria, la resistencia es el espacio entre los electrodos de la bujía (ver parte G de la Figura 2). Cuanto mayor sea la distancia entre electrodos de la bujía, mayor será la resistencia y, por tanto, mayor será la tensión de ruptura requerida. El voltaje de ruptura se lee en kilovoltios (kV) y es la energía necesaria para superar la resistencia total en el circuito secundario. La ionización se completa cuando los electrones comienzan a cruzar los dos electrodos de la bujía.
Tenga en cuenta: la onda de oscilación que aparece cuando comienza el flujo de electrones. Esta oscilación comienza después de que aparece el voltaje de ruptura (parte H en la Figura 2). Esta oscilación o pulsación es provocada por el fenómeno de capacitancia entre bobinas o devanados. La conversión entre energía eléctrica y energía magnética se produce fácilmente en los transformadores. La velocidad del arco generada por el voltaje de ruptura es muy rápida, aproximadamente 2 ns. Este pulso de energía de alta velocidad hace que la energía se convierta entre electricidad y magnetismo. Cuanto más fuerte es el pulso de energía del arco, más ondas oscilantes aparecen.
Estas ondas oscilantes son similares a las de un niño en un columpio. Comienza con el niño descansando en el columpio. Empuja fuerte y el columpio se balanceará. Cuanta más fuerza uses, más alto se balanceará el columpio. Luego, el columpio se moverá hacia adelante y hacia atrás hasta que se acabe la energía. La conversión de energía eléctrica y magnética en la bobina de encendido y la conversión de energía magnética y eléctrica son muy similares a las de un columpio. Como dispositivo mecánico, un columpio requiere un empujón para moverse, de manera muy similar a la descarga o "empuje" de una bobina de encendido crea un pulso de energía. Una vez que comienza el flujo de electrones, el voltaje se estabiliza y las oscilaciones se debilitan hasta un voltaje suave (parte I en la Figura 2).
Una vez que se produce la ionización, los electrones libres y los iones positivos forman un canal entre los electrodos de la bujía. Esto ocurre cuando la cantidad de flujo de electrones es igual a la cantidad de flujo de iones positivos y aparece un "plasma" entre los electrodos de la bujía (Figura 7C). La resistencia del plasma está relacionada con la composición y la presión del gas. El plasma reduce el voltaje requerido para que los electrones fluyan entre los electrodos de la bujía.
El valor del voltaje cuando la ionización se convierte en plasma es un parámetro importante que se utiliza para analizar el problema.
Dado que el voltaje de ruptura es inestable y fluctúa hacia arriba y hacia abajo durante cada ciclo de encendido, es particularmente importante observar el valor del voltaje cuando aparece plasma. El valor del voltaje cuando aparece el plasma es más estable que el voltaje de ruptura, por lo que se puede ver un valor de resistencia que no se puede ver en el voltaje de ruptura. El único efecto sobre la conversión de ionización en plasma es la resistencia en el circuito.
Figura 8
Haga clic aquí para ver todas las imágenes de noticias
La línea ondulada amarilla en la Figura 9 indica que hay una resistencia adicional de 20 kΩ en el circuito secundario . La línea ondulada roja representa un cilindro adyacente cuyo voltaje es normal cuando aparece plasma. El plasma en el garabato amarillo aparece a un voltaje 2,3 kV más alto de lo normal, lo que indica una resistencia adicional en la línea.
Figura 9
Haga clic aquí para ver todas las imágenes de noticias
En la Figura 10, la línea ondulada amarilla muestra que hay 0,2 pulgadas entre el cable de alto voltaje y la bujía (aproximadamente 5 mm). La línea de forma de onda roja representa un cilindro adyacente cuyo valor de voltaje es normal cuando aparece plasma. En la línea amarilla, el valor de voltaje cuando aparece el plasma es 1,2 kV superior a lo normal, lo que indica resistencia en la línea.
Figura 10 En la bobina secundaria, la resistencia es el espacio entre los electrodos de la bujía (ver parte G de la Figura 2). Cuanto mayor sea la distancia entre electrodos de la bujía, mayor será la resistencia y, por tanto, mayor será la tensión de ruptura requerida. El voltaje de ruptura se lee en kilovoltios (kV) y es la energía necesaria para superar la resistencia total en el circuito secundario. La ionización se completa cuando los electrones comienzan a cruzar los dos electrodos de la bujía.
Tenga en cuenta: la onda de oscilación que aparece cuando comienza el flujo de electrones. Esta oscilación comienza después de que aparece el voltaje de ruptura (parte H en la Figura 2). Esta oscilación o pulsación es provocada por el fenómeno de capacitancia entre bobinas o devanados. La conversión entre energía eléctrica y energía magnética se produce fácilmente en los transformadores. La velocidad del arco generada por el voltaje de ruptura es muy rápida, aproximadamente 2 ns. Este pulso de energía de alta velocidad hace que la energía se convierta entre electricidad y magnetismo. Cuanto más fuerte es el pulso de energía del arco, más ondas oscilantes aparecen.
Estas ondas oscilantes son similares a las de un niño en un columpio. Comienza con el niño descansando en el columpio. Empuja fuerte y el columpio se balanceará. Cuanta más fuerza uses, más alto se balanceará el columpio. Luego, el columpio se moverá hacia adelante y hacia atrás hasta que se acabe la energía. La conversión de energía eléctrica y magnética en la bobina de encendido y la conversión de energía magnética y eléctrica son muy similares a las de un columpio. Como dispositivo mecánico, un columpio requiere un empujón para moverse, de manera muy similar a la descarga o "empuje" de una bobina de encendido crea un pulso de energía. Una vez que comienza el flujo de electrones, el voltaje se estabiliza y las oscilaciones se debilitan hasta un voltaje suave (parte I en la Figura 2).
Una vez que se produce la ionización, los electrones libres y los iones positivos forman un canal entre los electrodos de la bujía. Esto ocurre cuando la cantidad de flujo de electrones es igual a la cantidad de flujo de iones positivos y "aparece un plasma" entre los electrodos de la bujía (Figura 7C). La resistencia del plasma está relacionada con la composición y la presión del gas. El plasma reduce el voltaje requerido para que los electrones fluyan entre los electrodos de la bujía.
El valor del voltaje cuando la ionización se convierte en plasma es un parámetro importante que se utiliza para analizar el problema. Dado que el voltaje de ruptura es inestable y fluctúa hacia arriba y hacia abajo durante cada ciclo de encendido, es particularmente importante observar el valor del voltaje cuando aparece plasma. El valor del voltaje cuando aparece el plasma es más estable que el voltaje de ruptura, por lo que se puede ver un valor de resistencia que no se puede ver en el voltaje de ruptura. El único efecto sobre la conversión de ionización en plasma es la resistencia en el circuito.
Figura 8
Haga clic aquí para ver todas las imágenes de noticias
La línea ondulada amarilla en la Figura 9 indica que hay una resistencia adicional de 20 kΩ en el circuito secundario . La línea ondulada roja representa un cilindro adyacente cuyo voltaje es normal cuando aparece plasma. El plasma en el garabato amarillo aparece a un voltaje 2,3 kV más alto de lo normal, lo que indica una resistencia adicional en la línea.
Figura 9
Haga clic aquí para ver todas las imágenes de noticias
En la Figura 10, la línea ondulada amarilla muestra que hay 0,2 pulgadas entre el cable de alto voltaje y la bujía (aproximadamente 5 mm). La línea de forma de onda roja representa un cilindro adyacente cuyo valor de voltaje es normal cuando aparece plasma. En la línea amarilla, el valor de voltaje cuando aparece el plasma es 1,2 kV superior a lo normal, lo que indica resistencia en la línea.
Figura 10
En la bobina secundaria, la resistencia es el espacio entre los electrodos de la bujía (ver parte G de la Figura 2). Cuanto mayor sea la distancia entre electrodos de la bujía, mayor será la resistencia y, por tanto, mayor será la tensión de ruptura requerida. El voltaje de ruptura se lee en kilovoltios (kV) y es la energía necesaria para superar la resistencia total en el circuito secundario. La ionización se completa cuando los electrones comienzan a cruzar los dos electrodos de la bujía.
Tenga en cuenta: la onda de oscilación que aparece cuando comienza el flujo de electrones. Esta oscilación comienza después de que aparece el voltaje de ruptura (parte H en la Figura 2). Esta oscilación o pulsación es provocada por el fenómeno de capacitancia entre bobinas o devanados. La conversión entre energía eléctrica y energía magnética se produce fácilmente en los transformadores. La velocidad del arco generada por el voltaje de ruptura es muy rápida, aproximadamente 2 ns. Este pulso de energía de alta velocidad hace que la energía se convierta entre electricidad y magnetismo. Cuanto más fuerte es el pulso de energía del arco, más ondas oscilantes aparecen.
Estas ondas oscilantes son similares a las de un niño en un columpio. Comienza con el niño descansando en el columpio. Empuja fuerte y el columpio se balanceará. Cuanta más fuerza uses, más alto se balanceará el columpio. Luego, el columpio se moverá hacia adelante y hacia atrás hasta que se acabe la energía. La conversión de energía eléctrica y magnética en la bobina de encendido y la conversión de energía magnética y eléctrica son muy similares a las de un columpio. Como dispositivo mecánico, un columpio requiere un empujón para moverse, de manera muy similar a la descarga o "empuje" de una bobina de encendido crea un pulso de energía. Una vez que comienza el flujo de electrones, el voltaje se estabiliza y las oscilaciones se debilitan hasta un voltaje suave (parte I en la Figura 2).
Una vez que se produce la ionización, los electrones libres y los iones positivos forman un canal entre los electrodos de la bujía. Esto ocurre cuando la cantidad de flujo de electrones es igual a la cantidad de flujo de iones positivos y "aparece un plasma" entre los electrodos de la bujía (Figura 7C). La resistencia del plasma está relacionada con la composición y la presión del gas. El plasma reduce el voltaje requerido para que los electrones fluyan entre los electrodos de la bujía.
El valor del voltaje cuando la ionización se convierte en plasma es un parámetro importante que se utiliza para analizar el problema. Dado que el voltaje de ruptura es inestable y fluctúa hacia arriba y hacia abajo durante cada ciclo de encendido, es particularmente importante observar el valor del voltaje cuando aparece plasma. El valor del voltaje cuando aparece el plasma es más estable que el voltaje de ruptura, por lo que se puede ver un valor de resistencia que no se puede ver en el voltaje de ruptura. El único efecto sobre la conversión de ionización en plasma es la resistencia en el circuito.
Figura 8
Haga clic aquí para ver todas las imágenes de noticias
La línea ondulada amarilla en la Figura 9 indica que hay una resistencia adicional de 20 kΩ en el circuito secundario . La línea ondulada roja representa un cilindro adyacente cuyo voltaje es normal cuando aparece plasma. El plasma en el garabato amarillo aparece a un voltaje 2,3 kV más alto de lo normal, lo que indica una resistencia adicional en la línea.
Figura 9
Haga clic aquí para ver todas las imágenes de noticias
En la Figura 10, la línea ondulada amarilla muestra que hay 0,2 pulgadas entre el cable de alto voltaje y la bujía (aproximadamente 5 mm). La línea de forma de onda roja representa un cilindro adyacente cuyo valor de voltaje es normal cuando aparece plasma. En la línea amarilla, el valor de voltaje cuando aparece el plasma es 1,2 kV superior a lo normal, lo que indica resistencia en la línea.
Figura 10
En la bobina secundaria, la resistencia es el espacio entre los electrodos de la bujía (ver parte G de la Figura 2). Cuanto mayor sea la distancia entre electrodos de la bujía, mayor será la resistencia y, por tanto, mayor será la tensión de ruptura requerida. El voltaje de ruptura se lee en kilovoltios (kV) y es la energía necesaria para superar la resistencia total en el circuito secundario. La ionización se completa cuando los electrones comienzan a cruzar los dos electrodos de la bujía.
Tenga en cuenta: la onda de oscilación que aparece cuando comienza el flujo de electrones. Esta oscilación comienza después de que aparece el voltaje de ruptura (parte H en la Figura 2). Esta oscilación o pulsación es provocada por el fenómeno de capacitancia entre bobinas o devanados. La conversión entre energía eléctrica y energía magnética se produce fácilmente en los transformadores. La velocidad del arco generada por el voltaje de ruptura es muy rápida, aproximadamente 2 ns. Este pulso de energía de alta velocidad hace que la energía se convierta entre electricidad y magnetismo. Cuanto más fuerte es el pulso de energía del arco, más ondas oscilantes aparecen.
Estas ondas oscilantes son similares a las de un niño en un columpio. Comienza con el niño descansando en el columpio. Empuja fuerte y el columpio se balanceará. Cuanta más fuerza uses, más alto se balanceará el columpio. Luego, el columpio se moverá hacia adelante y hacia atrás hasta que se acabe la energía. La conversión de energía eléctrica y magnética en la bobina de encendido y la conversión de energía magnética y eléctrica son muy similares a las de un columpio. Como dispositivo mecánico, un columpio requiere un empujón para moverse, de la misma manera que la descarga o "empuje" de una bobina de encendido crea un pulso de energía. Una vez que comienza el flujo de electrones, el voltaje se estabiliza y las oscilaciones se debilitan hasta un voltaje suave (parte I en la Figura 2).
Una vez que se produce la ionización, los electrones libres y los iones positivos forman un canal entre los electrodos de la bujía. Esto ocurre cuando la cantidad de flujo de electrones es igual a la cantidad de flujo de iones positivos y "aparece un plasma" entre los electrodos de la bujía (Figura 7C). La resistencia del plasma está relacionada con la composición y la presión del gas. El plasma reduce el voltaje requerido para que los electrones fluyan entre los electrodos de la bujía.
El valor del voltaje cuando la ionización se convierte en plasma es un parámetro importante que se utiliza para analizar el problema. Dado que el voltaje de ruptura es inestable y fluctúa hacia arriba y hacia abajo durante cada ciclo de encendido, es particularmente importante observar el valor del voltaje cuando aparece plasma. El valor del voltaje cuando aparece el plasma es más estable que el voltaje de ruptura, por lo que se puede ver un valor de resistencia que no se puede ver en el voltaje de ruptura. El único efecto sobre la conversión de ionización en plasma es la resistencia en el circuito.
Figura 8
Haga clic aquí para ver todas las imágenes de noticias
La línea ondulada amarilla en la Figura 9 indica que hay una resistencia adicional de 20 kΩ en el circuito secundario . La línea ondulada roja representa un cilindro adyacente cuyo voltaje es normal cuando aparece plasma. El plasma en el garabato amarillo aparece a un voltaje 2,3 kV más alto de lo normal, lo que indica una resistencia adicional en la línea.
Figura 9
Haga clic aquí para ver todas las imágenes de noticias
En la Figura 10, la línea ondulada amarilla muestra que hay 0,2 pulgadas entre el cable de alto voltaje y la bujía (aproximadamente 5 mm). La línea de forma de onda roja representa un cilindro adyacente cuyo valor de voltaje es normal cuando aparece plasma. En la línea amarilla, el valor de voltaje cuando aparece el plasma es 1,2 kV superior a lo normal, lo que indica resistencia en la línea.
Figura 10
En la bobina secundaria, la resistencia es el espacio entre los electrodos de la bujía (ver parte G de la Figura 2). Cuanto mayor sea la distancia entre electrodos de la bujía, mayor será la resistencia y, por tanto, mayor será la tensión de ruptura requerida. El voltaje de ruptura se lee en kilovoltios (kV) y es la energía necesaria para superar la resistencia total en el circuito secundario. La ionización se completa cuando los electrones comienzan a cruzar los dos electrodos de la bujía.
Tenga en cuenta: la onda de oscilación que aparece cuando comienza el flujo de electrones. Esta oscilación comienza después de que aparece el voltaje de ruptura (parte H en la Figura 2). Esta oscilación o pulsación es provocada por el fenómeno de capacitancia entre bobinas o devanados. La conversión entre energía eléctrica y energía magnética se produce fácilmente en los transformadores. La velocidad del arco generada por el voltaje de ruptura es muy rápida, aproximadamente 2 ns. Este pulso de energía de alta velocidad hace que la energía se convierta entre electricidad y magnetismo. Cuanto más fuerte es el pulso de energía del arco, más ondas oscilantes aparecen.
Estas ondas oscilantes son similares a las de un niño en un columpio. Comienza con el niño descansando en el columpio. Empuja fuerte y el columpio se balanceará. Cuanta más fuerza uses, más alto se balanceará el columpio. Luego, el columpio se moverá hacia adelante y hacia atrás hasta que se acabe la energía. La conversión de energía eléctrica y magnética en la bobina de encendido y la conversión de energía magnética y eléctrica son muy similares a las de un columpio.
Como dispositivo mecánico, un columpio requiere un empujón para moverse, de manera muy similar a la descarga o "empuje" de una bobina de encendido crea un pulso de energía. Una vez que comienza el flujo de electrones, el voltaje se estabiliza y las oscilaciones se debilitan hasta un voltaje suave (parte I en la Figura 2).
Una vez que se produce la ionización, los electrones libres y los iones positivos forman un canal entre los electrodos de la bujía. Esto ocurre cuando la cantidad de flujo de electrones es igual a la cantidad de flujo de iones positivos y "aparece un plasma" entre los electrodos de la bujía (Figura 7C). La resistencia del plasma está relacionada con la composición y la presión del gas. El plasma reduce el voltaje requerido para que los electrones fluyan entre los electrodos de la bujía.
El valor del voltaje cuando la ionización se convierte en plasma es un parámetro importante que se utiliza para analizar el problema. Dado que el voltaje de ruptura es inestable y fluctúa hacia arriba y hacia abajo durante cada ciclo de encendido, es particularmente importante observar el valor del voltaje cuando aparece plasma. El valor del voltaje cuando aparece el plasma es más estable que el voltaje de ruptura, por lo que se puede ver un valor de resistencia que no se puede ver en el voltaje de ruptura. El único efecto sobre la conversión de ionización en plasma es la resistencia en el circuito.
Figura 8
Haga clic aquí para ver todas las imágenes de noticias
La línea ondulada amarilla en la Figura 9 indica que hay una resistencia adicional de 20 kΩ en el circuito secundario . La línea ondulada roja representa un cilindro adyacente cuyo voltaje es normal cuando aparece plasma. El plasma en el garabato amarillo aparece a un voltaje 2,3 kV más alto de lo normal, lo que indica una resistencia adicional en la línea.
Figura 9
Haga clic aquí para ver todas las imágenes de noticias
En la Figura 10, la línea ondulada amarilla muestra que hay 0,2 pulgadas entre el cable de alto voltaje y la bujía (aproximadamente 5 mm). La línea de forma de onda roja representa un cilindro adyacente cuyo valor de voltaje es normal cuando aparece plasma. En la línea amarilla, el valor de voltaje cuando aparece el plasma es 1,2 kV superior a lo normal, lo que indica resistencia en la línea.
Figura 10 Una vez que los electrones comienzan a fluir entre los electrodos de la bujía, continuarán hasta que se agote la energía en la bobina secundaria. Cuando el tiempo de combustión está cerca del final y la energía de la bobina de encendido está casi agotada, el voltaje aumentará ligeramente antes de que se apague la chispa (parte J en la Figura 2). Este fenómeno es provocado por la desaparición del plasma. El número de electrones producidos por la bobina de encendido disminuye, lo que da como resultado un número desigual de iones y electrones positivos y el plasma desaparece. Dado que el canal de corriente formado por el plasma tiene una resistencia pequeña, la desaparición del plasma aumentará la resistencia, lo que hace que el voltaje aumente cerca del final del tiempo de combustión.
El efecto inductivo que permite que el devanado secundario de la bobina de encendido genere energía eléctrica es limitado. Una bobina de encendido cargada de saturación es como un balde lleno de agua. Si una bomba de agua bombea el agua del balde a través de presión y especifica el diámetro de la tubería de agua, cuanto mayor sea la presión, menor será el tiempo que tardará el agua en llegar. para ser bombeado. Una vez bombeada el agua, la presión desaparece. Para la bobina secundaria, cuanto mayor sea el voltaje o la presión requerida para empujar los electrones a través de la resistencia en la línea, más rápido se agotarán los electrones.
Esta etapa en la que los electrones fluyen entre los electrodos de la bujía se llama tiempo de combustión (partes G y J en la Figura 2). El voltaje requerido para empujar los electrones a través del circuito es diferente, al igual que el tiempo de combustión. Cuanto menor sea el voltaje, mayor será el tiempo de combustión. Por el contrario, cuanto mayor sea el voltaje, menor será el tiempo de combustión.
Usemos una cuerda para demostrar esta regla. Se supone que la longitud de la cuerda es constante y se utiliza para representar las porciones de la forma de onda del voltaje de ruptura y del tiempo de combustión (consulte la Figura 12). Cuanto más larga sea la parte de la cuerda utilizada para la línea vertical, más corta será la parte utilizada para la línea horizontal. Por el contrario, si la parte horizontal se alarga, la parte vertical se acortará. Si la cuerda en su conjunto es corta, así como el campo magnético de la bobina de encendido no está saturado, las partes verticales y horizontales también se verán afectadas por la reducción de la energía disponible.
Figura 12
Haga clic aquí para ver todas las imágenes de noticias
El voltaje de ruptura y el tiempo de combustión se ven afectados por la presión en el cilindro y la composición del gas. Generalmente el aire que ingresa al cilindro (aproximadamente 21% de oxígeno y 79% de nitrógeno) e hidrocarburos C4H8 (gasolina).
La proporción de mezcla de aire e hidrocarburos es de 14,7:1. La mezcla en el cilindro está formada por átomos que se ionizan o producen chispas entre los electrodos de la bujía. Sabemos que estos átomos se ionizarán, pero si las condiciones cambian, también lo harán las propiedades de ionización. El tamaño de la presión del cilindro cambiará la densidad de la mezcla y la densidad de la mezcla afectará el rendimiento de la ionización. Las turbulencias en el cilindro también cambian la curva característica de la forma de onda de encendido. La presión, la turbulencia, la composición del gas, el combustible o el vapor de agua son todas variables. Si alguna de estas variables cambia, el plasma formado por la ionización también cambia. Como resultado, la forma de onda de encendido se verá afectada.
Si no hay suficiente energía eléctrica para mantener el flujo de electrones entre los electrodos de la bujía, la chispa se apagará (parte J en la Figura 2) y cualquier energía que quede en la bobina de encendido será absorbida por los devanados. La energía absorbida se disipa mediante la conversión de energía eléctrica y magnética. Esta es la razón por la que aparece una onda de oscilación en la forma de onda cuando finaliza la ignición (parte K en la Figura 2). Esta onda de oscilación se puede utilizar para ver cuánta energía se utiliza o cuánta energía no se utiliza cuando se descarga la bobina de encendido. Un gran cambio de voltaje y una gran cantidad de oscilaciones indican que queda mucha energía en la bobina de encendido. Si no hay onda de oscilación, significa que la energía en la bobina de encendido está completamente agotada.
La forma de onda de encendido es una ventana a través de la cual los técnicos pueden ver lo que sucede en la cámara de combustión. Una vez que aprenda a observar la parte de la forma de onda que representa el voltaje de ruptura y el tiempo de combustión, sabrá lo que sucede dentro del cilindro. Los problemas que se pueden ver a través de la forma de onda de encendido incluyen: relación aire-combustible pobre, relación aire-combustible rico, preencendido, turbulencia causada por la sincronización y las válvulas, turbulencia causada por la contrapresión del escape, válvula EGR, fuga de refrigerante en el cilindro. para formar vapor de agua, ablación del electrodo de la bujía, depósitos de carbón, resistencia en el circuito, etc. Para un automóvil, la forma de onda de encendido contiene más información que cualquier otra forma de onda.