¿Qué son y cómo funcionan las bobinas de encendido?

¿Bobinas de encendido? ¿Qué es eso?

Este es uno de esos elementos vitales para que un motor funcione. Ya sabes, para que haya combustión necesitamos una mezcla adecuada (idealmente con proporción estequiométrica) y chispa. De esto último se encarga la bujía, pero por sí sola poca cosa va a hacer con 12 Voltios. Por lo tanto, necesitamos un sistema que aumente dicho voltaje.

¿Por qué necesitamos más tensión? Para transformar el medio en conductor. Supongo que habrás visto el típico cartel de “Peligro, alto voltaje” en algún sitio donde tengan transformadores de corriente o líneas de alta tensión. En realidad, lo que te mata no es el voltaje en sí, sino la corriente. Los Amperios. Para que nos entendamos, el voltaje le abre la puerta a la corriente (convierte su alrededor en conductor).

Entonces entra esta última y te revienta (puede darte un calambrazo, pararte músculos tan importantes como el corazón o el diafragma e incluso puede incinerarte al instante si el voltaje y la corriente son muy altos). Un voltaje alto puede convertir el aire en conductor y entonces se genera un arco eléctrico. Este es justo el efecto que queremos dentro de la cámara de combustión, con la diferencia de que no solo tenemos aire: tenemos también combustible, formando una mezcla. Y la chispa tiene que ser lo suficientemente potente para inicie el frente de llama pase lo que pase. Para conseguir esa alta tensión para la bujía, necesitamos una bobina de encendido.

Antiguamente había una sola bobina de encendido que se conectaba a un distribuidor mecánico y éste repartía la corriente entre las bujías. Es el sistema de encendido que tenía nuestro querido Mini.

Más tarde se optó por un sistema llamado “de chispa perdida” en el que la bobina mandaba chispa de manera simultánea a 2 cilindros, uno estaba al final de la fase de compresión y era el que generaba trabajo. El otro cilindro estaba al final de la fase de escape, y éste no hacía nada. De ahí el nombre “de chispa perdida”. Y el sistema que llevan la mayoría de coches actualmente, es la bobina individual para cada bujía, también llamado DIS (Distributor-less Ignition System).

Este es el sistema que equipa el motor RFS. En este caso, tenemos una bobina de encendido individual justo encima de cada bujía. ¿Ventajas? No hay partes móviles sujetas a desgaste. ¿Más ventajas? No tenemos cables de alta tensión, así que tenemos menos riesgo de caídas de voltaje, de electrocución y de generar señales parásitas que alteren otros sistemas, como ocurría muy antiguamente con la radio.

¿Dónde están las bobinas de encendido en el motor XU10J4RS?

Fácil. Las bobinas de encendido, indenpendientes y una por cada cilindro, están en la parte superior de la culata. Aquí te marco una (recuerda, hay 4, este es un motor 4 cilindros atmosférico):

Principio de funcionamiento de las bobinas de encendido

Recordemos que las bobinas de encendido en el motor RFS están controladas por la ECU, la cual determinará el grado de avance del encendido así como la duración de carga del primario (ahora veremos lo que es dicho primario) para asegurar una chispa potente independientemente del voltaje de la batería. Esto último es crítico cuando la batería está pillando cacho, por ejemplo durante el arranque del motor.

Volvamos a las bobinas. Básicamente, una bobina de encendido es como un transformador de corriente que es alimentado de manera interrumpida y periódica. Dentro de dichas bobinas tenemos tres partes principales: un bobinado primario, un núcleo de hierro y un bobinado secundario.

Cuando la ECU manda la señal de chispa, lo que hace en realidad es energizar el bobinado primario de la bobina. Esto genera un campo magnético. Inmediatamente después, se corta la corriente en el primario, con lo que deja de generarse ese campo magnético pero se consigue otra cosa: variar el flujo magnético. Esta variación induce una fuerza electromotriz en la bobina secundaria. Esta fuerza electromotriz inducida dependerá del número de espiras de la bobina (a más espiras en el secundario, más voltaje), del tiempo de variación del flujo (cuanto más rápido, mayor será la f.e.m.) y del propio flujo en sí. Esas idas y venidas de corriente en el primario provoca que el secundario genere unos picos de alto voltaje que se caga la perra. Algo tal que así:

Es precisamente ese alto voltaje el que usa la bujía para provocar la chispa dentro de la cámara de combustión.

EXTRA: Vídeo sobre la medición de las bobinas de encendido en el coche

En este vídeo de nuestro proyecto «¿Podemos crear una centralita programable para el coche por menos de 100€?» utilizamos el osciloscopio para sacar la señal de las bobinas (e inyectores de gasolina) de este coche, una muy parecida a la imagen que has visto (y ojo, que hay varios tipos de bobinas!).

Petrolhead, ¡te va a gustar, prometido!

Síntomas de una bobina de encendido defectuosa

Como ya se ha dicho, este es uno de los componentes vitales del motor. Si falla, nos daremos cuenta inmediatamente. Antiguamente, cuando solo había una bobina y de ahí se distribuia la alta tensión, el motor podía pegar tirones, si el fallo era intermitente o pararse completamente si la bobina dejaba de funcionar del todo. También puede escucharse petardeo en el tubo de escape, ya que la mezcla saldría sin quemar.

Uno de los síntomas más claros de que la bobina/s está/n muriendo, es cuando pisamos a fondo: el motor no acelera como debería y pueden llegar a escucharse petardazos. La razón de ello es que la mezcla se vuelve ligeramente rica (por pisar a fondo) y la energía que se necesita para volverla conductora (de eso se encarga el alto voltaje) es mayor. Si la chispa es débil o inexistente, pues traca al canto. Este efecto se vuelve incluso más evidente a alto régimen. Por eso, si vas a potenciar el motor de manera moladora, como hizo nuestro amigo italiano con su Honda S2000, tendrás que poner bobinas de encendido más potentes.

En el caso del motor RFS, al tener 4 bobinas independientes, si falla una el motor seguirá girando, pero lo que sí notaremos es un desequilibrio, ya que el cilindro donde esté la bobina defectuosa no estará generando trabajo, así que el motor vibrará más de lo normal. En estos casos, para evitar daños en el catalizador por la gasolina inquemada, la ECU cortará también la alimentación de combustible en ese cilindro.

No hace falta decir que siempre que se toque el tema de la calidad de la combustión, el consumo de carburante aumentará. Además, puede ser que cueste arrancar el motor. Y de postre, la luz de diagnóstico de motor estará encendida en el cuadro de mandos. Combo de tropecientos hits.

Comprobación de su estado

Si disponemos de puerto OBD, al enchufar la máquina de diagnóstico nos debería salir el código de error (más conocidos como DTC – Diagnostic Trouble Code) relacionado con fallo de encendido (los tipos P030X). Si las bobinas de encendido individuales tienen línea de realimentación (feedback), nos indicará incluso qué cilindro está fallando.

Por lo demás, lo único que se puede medir de forma «fácil» en una bobina de encendido es la resistencia del bobinado. Para ello podemos usar un multímetro normal o un osciloscopio. Si la resistencia es infinita, quiere decir que la bobina está rota, así que tocará romper la hucha y comprar una bobina nueva.

Además, si tienes la información del fabricante y sabes qué es lo que estás midiendo, puedes usar una pinza amperimétrica para comprobar la forma de la corriente en la bobina (como puedes ver en este vídeo sobre la pinza amperimétrica).

Este artículo es parte del gran artículo «La gestión electrónica del motor RFS«. ¿Quieres saber más?