Bobina De Encendido: Estructura, Tipos, Averías Y Cómo Detectarlas

La bobina de encendido repercute en una gran importancia dentro del funcionamiento del motor, hay que comenzar en la introducción del tema de la bobina de encendido partiendo del hecho del funcionamiento dentro de la cámara de combustión.

El proceso de locomoción de los vehículos con motor Otto faculta su funcionamiento en la conversión de energía, de térmica a mecánica. El proceso de esta conversión de energía básicamente consiste en la quema de un combustible, generalmente fósil, para una vez generada la explosión controlada de la mezcla, absorber la energía a través del movimiento de un pistón, y con eso, poder mover todas las piezas que le dan vida al rugir del motor.

Sin embargo, para producirse el proceso que se acaba de describir, es necesario un factor clave para la generación de la explosión de la mezcla aire-combustible, la chispa. La chispa es producida por una bujía, que es un elemento encargado de originarla producto de la obtención de la energía eléctrica desde una batería.

Ahora, puede surgir la pregunta, ¿Por qué es importante la bobina de encendido en todo lo explicado?, la respuesta se fundamenta en que, la bobina de encendido se encuentra inmersa en el circuito entre la batería y la bujía, es decir, que si este elemento está ausente todo el proceso de la chispa no se lleva a cabo.

La importancia de la disposición de la bobina es la de generar el arco eléctrico o chispa en la bujía, ya que, su función es la de elevar el voltaje proveniente de la batería en unas 1000 veces más. Entonces, ya puede usted darse cuenta de la importancia de la bobina de encendido.

Tipos de voltaje de una bobina de encendido

Aunque usted no lo crea, las bobinas de encendido poseen diferentes tipos de voltajes, ya que, lo que realmente es este elemente es un transformador de elevación de voltaje. ¿Por qué las bobinas de encendido tienen diferentes voltajes?, la pregunta es sencilla, porque el motor tiene diferentes demandas en la intensidad de la chispa según esté su régimen.

Ahora que sabemos el por qué necesitamos saber cuáles son, cuenta con tres tipos de voltaje:

1. Voltaje requerido.
2. Voltaje Disponible.
3. Y voltaje de reserva.

El voltaje requerido es aquel que necesita la bujía para generar la chispa cuando el auto está en marchas mínimas o bajas revoluciones y es aproximadamente la mitad del voltaje total o disponible de la bobina de encendido, por otro lado, cuando al auto se le pisa el acelerador, el régimen del motor aumenta, y, por ende, la chispa de la bujía se excita con mayor rapidez, para ese adicional de velocidad se utiliza el voltaje de reserva.

Por lo general, este último voltaje, el de reserva, es aquel que la bobina de encendido guarda para momentos críticos, ya sea para las altas revoluciones del motor o para cuando la bujía presenta impedimento adicional para la formación de la chispa.

Estructura de una bobina de encendido

Como comentamos en el punto anterior, una bobina de encendido es un transformador de elevación de voltaje, y, como buen transformador, las bobinas de encendido convencional son muy similares en su estructura. Componentes esenciales como el núcleo de hierro, las conexiones eléctricas y los bobinados primarios y secundarios.

La constitución en su interior es la siguiente: alrededor del núcleo de hierro el cual se encarga del fortalecimiento del campo magnético se enrollan unas 50.000 vueltas de bobinado secundario, que consiste en un hilo de cobre aislado de unos 0,05 a 0,1 mm aproximadamente. Luego, alrededor del bobinado secundario se enrolla el bobinado primario, el cual es un hilo de cobre lacado de unos 0,6 a 0,9 mm de grosor aproximadamente.

Los bobinados son en sí, son resistencias óhmicas, donde la del bobinado primario es de 0,2 a 0,3 Ohmios y la del secundario de unos 5 a 20 Kilo Ohmios aproximadamente. Por lo general, la secuencia de bobinado del bobinado primario al bobinado secundario es de 1:100 aproximadamente. Por razones de las diferentes aplicaciones, la estructura técnica de una bobina de encendido convencional puede varias un poco.

En la imagen que se muestra al final de este punto se señalan a los bornes de conexión de la bobina de encendido como: Borne 15 que representa la tensión de alimentación, el borne 1 que representa el ruptor de encendido y el borne 4 que representa la conexión de alta tensión. Los bobinados secundario y primario se encuentran conectados a través de una conexión de bobinado en el borne 1. La conexión descrita es denominada circuito de ahorro y es utilizada para fabricar la bobina con mayor facilidad.

A través del bobinado primario fluye la corriente primaria y se conecta y desconecta a través del ruptor de encendido. Por otro lado, la tensión situada en el borne 15 y la resistencia de la bobina en conjunto determinan la cantidad de corriente. El ruptor de encendido modifica el campo magnético de la bobina generando así la rápida dirección de la corriente e induciendo un impulso de tensión que a través del bobinado secundario se transforma en un impulso de alta tensión.

Finalmente, el impulso llega hasta el electrodo de la bujía para generar la chispa y encender la mezcla aire-combustible en la cámara de combustión del motor Otto mediante el cable de bujía.

Es importante saber que, el voltaje de alta generado por la bobina depende de la velocidad de modificación del campo magnético, la potencia del campo magnético y el número de vueltas del bobinado secundario. Generalmente, la tensión de inducción en la apertura del bobinado primario está entre 300 a 400 voltios, y el voltaje total generado por la bobina de encendido puede ser de hasta 40 KV según el tipo y marca de la misma.

Tipos de bobinas de encendido

A continuación, se presentarán los esquemas de los principales tipos de bujías (se seguirá nombrado los números de los bornes a manera de ilustración):

Bobina de cilindros:

Es empleada en autos con distribuidores de sistemas de encendido controlados por transistor o por contacto. Como rasgo de diseño, la conexión eléctrica de tres polos es igual a la de una bobina convencional.

El circuito primario de corriente adquiere el suministro de tensión por parte del borne 15. Por otro lado, el borne 1 de la bobina suministra masa al bobinado primario a través de la conexión con el ruptor. Mientras, El borne 4 recibe la conexión de alta tensión del distribuidor.

Las bobinas convencionales son aún utilizadas en autos antiguos mientras que en autos más actuales con encendido de transistor usan bobinas con caja de conexiones integradas. A continuación, se muestra un esquema de las conexiones y los bornes.

Bobinas de encendido de doble chispa:

Este tipo de bobinas solo se encuentra en motores con numero par de cilindros, así como en sistemas de encendido con distribución de alta tensión. El bobinado primario y secundario de la bobina de doble chispa llevan en su interior dos conexiones cada una.

El bobinado primario viene unido al borne 15 con el cable de tensión de alimentación (extremo positivo) y se une al borne 1 con el final de la unidad de control o de la conexión de encendido. Por otro lado, el bobinado secundario se encuentra unido a las bujías con las salidas 4 y 4a del esquema anexo.

La constitución de este tipo de bobinas consiste en que cada bobina alimenta dos bujías con alta tensión. Debido a que este tipo de bobina genera dos puentes eléctricos al mismo tiempo, léase chispas, una bujía genera la chispa en el tiempo de explosión mientras que la otra en el tiempo de escape, obviamente esto sucede al mismo tiempo.

¿Cómo sucede que estén a diferentes tiempos y que las chispas se generen en el mismo instante?, imagine un motor de 4 cilindros, Mientras dos cilindros se encuentran en el punto muerto superior (PMS), es decir, el tiempo de escape los otros dos cilindros se encontrarán en el punto muerto inferior (PMI), es decir, en el tiempo de explosión.

Recordando que hay una bujía por cilindro, y cada bobina alimenta a dos bujías, lo que se busca es colocar una bobina en conexión con las bujías de los cilindros que estén en PMI y la otra bobina con las bujías de los cilindros que estén en el PMS.

Bobinas de encendido de cuatro chispas:

Este tipo de bobinas de encendido sustituyen a las de dos chispas en los motores de cuatro cilindros. Las bobinas de encendido de cuatro chispas cuentan con dos bobinados primarios que son accionados cada uno por una fase final de la unidad de control.

Por otro lado, sólo se cuenta con un bobinado secundario. En las salidas de la bobina, se encuentran presentes dos conexiones para cada bujía y están conectados en modo opuesto mediante cascadas de diodos. (observar esquema anexo)

Bobinas de encendido de una chispa:

Las bobinas de una chispa poseen un solo bobinado primario y secundario. La configuración de este tipo de bobinas es uno a uno, es decir, una bobina por cada bujía. Generalmente, las bobinas de encendido de una chispa se encuentran instaladas en la culata del motor, por encima de las bujías.

Este tipo de bobinas también vienen unidas al borne 15 por el bobinado primario y la unidad de control con el borne 1. Por otro lado, el bobinado secundario se encuentra unido con salida del borne 4 hacia la bujía. En algunos casos se cuenta con un borne 4b, si se cuenta con éste, se destina para la supervisión de los problemas relacionados con el encendido y la activación de éste dependerá de lo establecido por la unidad de control en el auto.

Es importante saber que, las bobinas de encendido de una chispa se conectan de la misma forma que las bobinas convencionales. Asimismo, en el circuito de corriente secundario viene instalado un diodo de alta tensión que tiene la función de minimizar la denominada chispa final, chispa que se produce al conectar el bobinado primario por autoinducción con el bobinado secundario.

Lo comentado es posible gracias a que la tensión secundaria de las chispas cierre adquiere la polaridad contraria a la polaridad de las chispas de encendido. Razón por la cual, el diodo bloquea el paso, por la dirección de la polaridad.

En este tipo de bobinas, la segunda salida del bobinado secundario es conectado a masa a través del borne 4b. Por otro lado, en la conexión a masa es conectada una resistencia para la supervisión del encendido, la resistencia representa para la unidad de control la medida generada por la corriente de encendido durante el espacio de duración de la chispa. (Observar esquema anexo)

Causas posibles de averías en bobinas de encendido

Corto circuitos internos:

Debido al uso, el sobrecalentamiento, el envejecimiento, la bobina genera problemas asociados a fallos en el módulo del encendido. Otra posibilidad es la relacionada a una fase final defectuosa dentro de la unidad de control.

Error en la tensión de alimentación:

Hay que recordar que la bobina es un transformador de voltaje, por lo que necesita una constante alimentación de tensión, cuando esta es escasa el tiempo de carga de la bobina aumenta lo que puede ocasionar el eventual desgaste prematuro o peor, la sobrecarga del módulo de encendido. Otra posibilidad es que se provoque la fase de salida en la unidad de control. La causa posible puede ser debido a una batería débil o un cableado defectuoso.

Daños mecánicos:

Problemas con la presencia de animales roedores y defectos en la junta de la tapa de las válvulas que producen problemas en las conexiones por el mordisco de los animales y fugas de aceite del motor respectivamente ocasionan daños al aislamiento del compartimento de las bujías. Las causas comentadas generar un arco voltaico (chispas), que aceleran el desgaste prematuro.

Fallos en el contacto:

Cuando al dispositivo interno entre la zona primaria y secundaria de la bobina de encendido le entra humedad se produce el efecto de resistencias de transferencias en el cableado. Esta condición puede empeorarse cuando el motor es lavado.

¿Cómo detectar que hay una avería?

• El motor no arranca.
• Se presentan problemas en el encendido del vehículo.
• Se observa perdidas de potencia y una mala aceleración.
• De manera repentina la unidad de control del motor cambia su funcionamiento a modo de emergencia.
• La luz de control del motor se enciende en el tablero.
• Se registra un código de avería en el panel del vehículo.

Análisis de las bobinas de encendido

Para realizar la comprobación o análisis del correcto funcionamiento de una bobina de encendido básicamente hay dos caminos diferentes, cuando ésta esté montada o desmontada, la segunda es mucho más fácil de realizar por lo práctico que resulta, a continuación, se presentan ambos métodos.

Con bobina de encendido desmontada:

Para saber si la bobina de encendido está funcionando bien, básicamente lo que hay que comprobar son los valores de los bobinados primario y secundario, para esto se miden las resistencias de estas con un ohmímetro. Por supuesto, dependiendo de la estructura y sistema de encendido del auto se tendrán diferentes valores de referencias para los valores de las resistencias de los bobinados. (ir al manual del fabricante). Sin embargo, nosotros daremos un bosquejo de referencias según los tipos de bujías:

• para las bobinas de cilindros el bobinado primario debe estar entre 0,5 a 2,0 Ohm mientras el bobinado secundario debe estar entre 8,0 a 19,0 Ohm.
• Para las bobinas de chispa única y de doble chispa el bobinado primario debe estar entre 0,3 a 1,0 Ohm y el bobinado secundario debe estar entre 8,0 a 16,0 Ohm.

Nota: Hay que saber que, si la bobina de encendido cuenta con un diodo de alta tensión para minimizar la chispa, la medición de la resistencia del bobinado secundario no es posible hacerlo. Para ese caso debe actuarse de la siguiente forma: Conectar un voltímetro en línea al bobinado secundario con la betería. El voltímetro registrará tensión si la batería está conectada en la dirección de paso del diodo.

Ahora, al invertir la polaridad de las conexiones en dirección del bloqueo del diodo el registro de la tensión debe ser nulo. Por otro lado, si la tensión no se registra en ninguna de las dos direcciones descritas se puede deducir que hay una interrupción dentro del circuito secundario. Mientras que, si se registra en ambas direcciones tensión se deduce que el diodo de alta tensión está fallando.

Con bobina de encendido montada:

Hay 3 caminos para realizar el análisis del funcionamiento de una bobina de encendido las cuales son: la comprobación visual, la comprobación de la transmisión eléctrica usando un voltímetro o un osciloscopio y la comprobación de equipos especial de diagnóstico.

Comprobación visual:

• Comprobación si hay presencia de daños mecánicos.
• Comprobar si la bobina presenta fisuras en la carcasa o fugas de la masa de relleno.
• Comprobar si hay daños u oxidación en el cableado eléctrico y las conexiones de la bobina.

Comprobación con voltímetro u osciloscopio.

• Comprobar que la alimentación con corriente de la bobina de encendido.
• Comprobar que el distribuidor de encendido, la unidad de control del encendido o la unidad de control del motor produzcan la señal de activación.
• Comprobar el recorrido de alta tensión con un osciloscopio normal o de encendido.

Comprobación con equipo de diagnosis:

• Leer toda la memoria de las averías de la unidad de control del motor y de la instalación de encendido.
• Visualizar con cuidado los parámetros.

Nota general:

Cuando utilizamos un osciloscopio para la comprobación de la bobina de encendido hay que tener en cuenta que los fallos que se puedan registra en él no necesariamente provienen del sistema eléctrico de la bobina, sino que pueden ser causados por el funcionamiento mecánico del motor.

Un ejemplo puede ser cuando la compresión de uno de los cilindros es muy baja en relación a los otros, por lo que se origina en el osciloscopio una tensión de encendido en ese cilindro diferente (por debajo) de los otros.

Siempre la primera forma de diagnosis debe ser la visual, no podemos adentrarnos a el funcionamiento interno de la bobina sino le echamos una buena identificación exterior, por otro lado, aunque los autos actuales cuentan con sistemas capaces de realizar diagnosis, es importante que el personal encargado de este proceso utilice voltímetros y osciloscopios, ya que con esta información se pueden interpretar correctamente los resultados de las imágenes y masa de las bobinas.

Ejemplo práctico de la búsqueda de fallos

Problema:

fallo de combustión, le presentamos el diagnóstico de una bobina de doble chispa. Vehículo:

 Alfa Romeo 147 1.6 TS con doble encendido. En el funcionamiento de encendido, cada cilindro cuenta con una bujía principal y una adicional. Por otro lado, el orden de encendido de las bobinas principal y adicional se realiza a través las fases finales que están integradas en el calculador del motor.

Condición del diagnóstico:

Sistema mecánico del motor, batería, sistema de arranque y sistema de combustible correctos.

Objeción del cliente:

• El cliente al llegar al taller informa a los técnicos la existencia de una avería dentro del sistema de gestión de motor
• Por otro lado, se observa en el cuadro de instrumentos información de advertencia que señala el error sistema del sistema de control del motor.

Consejo práctico:

Antes de comenzar el diagnóstico, tenga en cuenta lo siguiente:

• Para realizar correctamente el diagnóstico del auto es de suma importancia contar con la ficha técnica.
• Comprobar que la tensión de batería es correcta. Una mala alimentación de tensión puede producir la avería del sistema, mediciones erróneas o caídas de tensión.
• Compruebe los fusibles conectados con el sistema. Siempre se recomienda efectuar la comprobación visual de la caja de fusibles, ya que, eventualmente ayuda en ciertas circunstancias a eliminar las primeras fuentes de averías.

Pasos para la localización de averías:

1. Utilización del equipo de diagnosis:

Conectar el equipo de diagnosis al enchufe OBD de 16 polos. Dependiendo del fabricante del vehículo y de la fecha de matriculación es posible que sea necesario emplear otra toma para el equipo de diagnosis y un adaptador adicional.

Lleve a cabo las siguientes acciones en el equipo de diagnosis:

• Seleccionar programa
• Seleccionar vehículo
• Seleccionar tipo de combustible
• Seleccionar modelo
• Seleccionar el tipo de vehículo
• Seleccionar la función deseada
• Seleccionar sistema: En función del equipo de diagnosis que se vaya a utilizar pueden indicarse aquí otras advertencias de seguridad.
• Comenzar diagnosis de averías

Para establecer la comunicación con la unidad de control se necesita, además de un enchufe correcto, también suficiente tensión de la batería. Normalmente, la existencia de una tensión de alimentación exigua de la unidad de control podría señalar la existencia de fallos en el cableado o en la batería del vehículo.

2. Consultar memoria de averías:

Aquí se ha guardado el error PO303.

• Combustión cilindro 3
• Fallo de combustión detectado, cilindro 3

3. Valorar detalles:

Aquí se almacenan las posibles sospechas de la causa o causantes de la avería.

• Encendido incorrecto
• Válvula de inyección defectuosa
• La unidad de control esta defectuosa

Indicación:

Si se muestran varios códigos de error, borre en primer lugar la avería. A continuación, realice una conducción de prueba con el equipo de diagnosis conectado. Observe los parámetros y consulte la memoria de averías.

4. Determinar la localización de averías:

Requisitos para la diagnosis del motor:

• Preparar los dispositivos de diagnosis adicionales, tales como un multímetro o un osciloscopio
• Buscar los documentos técnicos
• Retirar la cubierta del motor (si existe)

5. Realizar una inspección visual:

Antes de comenzar con la diagnosis es recomendable comprobar, siempre que sea posible, si el mazo de cables del motor o las conexiones presentan algún daño. Los dobleces en los cables, una descarga de tracción fallida o unos "cables mordidos" por roedores pueden ser la causa de una avería.

6. Comprobar el suministro de corriente de la bobina de encendido en el cilindro 3:

• Retirar el enchufe de la bobina de encendido.
• Efectuar la medición en el enchufe de dos polos de la tensión en el lado del cableado.
• Conectar el cable rojo del multímetro en el PIN 2 (+) y el cable negro en la masa del motor (-).

Conectar el encendido. La tensión medida debería ser superior a 10,5 V. Valor medido: 11,93 V. Medición, en orden.

7. Comprobar el accionamiento primario de la bobina de encendido cilindro 3:

• Quitar el conector de la bobina de encendido
• Conectar el osciloscopio o el equipo de diagnosis con el módulo de medición
• Enchufar los polos de medición en el PINES 1 y 2 con la toma de dos polos.
• Extraer las conexiones de la válvula de inyección.
• Arrancar el motor.

En este punto el osciloscopio debería detectar claramente una señal. En este ejemplo la medición es satisfactoria.

8. Desmontar la bobina de encendido para continuar con la comprobación:

• Quitar el conector en la bobina de encendido.
• Desencajar el cable de alta tensión que se conecta para la segunda bujía.
• Retirar los tornillos de fijación.
• Extraer la bobina de manera paralela y vertical al compartimento de las bujías para de esa forma, evitar daños en la toma de la bujía. No deberán realizarse movimientos giratorios de la bobina.

9. Medir la resistencia:

Comprobar con el multímetro la bobina de encendido desmontada. Para realizar la medición del bobinado primario, debe conectar un ohmímetro directamente a la toma del componente PIN 1 y PIN 2.

• Valor nominal: 0,3 Ω –1,0 Ω
• Valor real: 0,5 Ω (correcto)

Para medir la bobina secundaria o auxiliar, debe conectar los polos de comprobación directamente en las salidas de alta tensión de la bobina de encendido.

• Valor nominal: 8,0 kΩ –15,0 kΩ
• Valor real: (interrupción de la bobina secundaria).

Por favor, tenga siempre en cuenta las indicaciones del fabricante del vehículo.

10. Sustituir la bobina de encendido:

Aquí deberá comprobarse la correcta posición de la toma de la bujía y del cable de alta tensión para la segunda bujía. Apretar la bobina con un tornillo de fijación. A continuación, conectar todos los enchufes de la bobina y la toma de la válvula de inyección.

11. Borrar la memoria de averías:

Mediante las tareas de diagnosis, la unidad de control ha detectado errores adicionales que deben ser eliminados antes de la conducción de prueba.

12. Comprobar el funcionamiento:

Realice una conducción de prueba con el equipo de diagnosis conectado. A continuación, volver a consultar la memoria de averías.

Conclusiones

Como hemos podido leer, la bobina de encendido tiene un impacto muy importante en todo el funcionamiento de los motores Otto. Aunque, hay varios tipos, modelos y marcas de bobinas de encendido, el principio se mantiene, llevar el voltaje de unos pocos voltios a unos cuantos miles para de esa manera producir el arco eléctrico necesario que enciende la mezcla aire-combustible.

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