¿Qué es el encendido por descarga de condensadores (CDI) y cómo funciona?

Hoy en día, muchas cosas han cambiado gracias a la tecnología. Los investigadores inventaron el sistema CDI (encendido por descarga capacitiva) para los motores SI (encendido por chispa), utilizando el encendido electrónico y el encendido por punto de contacto. Este sistema comprende un circuito de control de impulsos, una bujía, un circuito de generación de impulsos, una bobina de condensadores de carga y descarga, etc. Existen diferentes tipos de sistemas de encendido, en los que se desarrollan varios sistemas de encendido clásicos para su uso en diferentes aplicaciones. Estos sistemas de encendido se desarrollan en dos grupos: sistemas de encendido por descarga de condensadores (CDI) y sistemas de encendido por descarga inductiva (IDI).

¿Qué es una Encendido por descarga de condensador ¿Sistema?

La forma abreviada del encendido por descarga de condensadores es el CDI, también conocido como encendido por tiristores. Es un sistema de encendido electrónico para vehículos de motor, utilizado en motocicletas, motores fuera de borda, motosierras, cortacéspedes, aviones de turbina, motores pequeños, etc. Se desarrolló principalmente para superar los largos tiempos de carga que se producen con las bobinas de alta inductancia utilizadas en los sistemas de encendido por descarga inductiva (IDI), para que el sistema de encendido sea más adecuado para las altas velocidades del motor. El CDI utiliza la corriente de descarga del condensador a la bobina para encender las bujías.

El encendido por descarga de condensador o CDI es un dispositivo de encendido electrónico que almacena una carga eléctrica y la descarga a través de una bobina de encendido para producir una potente chispa en las bujías de un motor de gasolina. En este caso, el encendido lo proporciona la carga del condensador. El condensador se carga y descarga en una fracción de tiempo, haciendo posible la creación de chispas Los CDI se utilizan habitualmente en motos y scooters.

Módulo de encendido con descarga de condensador

El módulo CDI típico consta de varios circuitos, como el de carga y activación, un minitransformador y el condensador principal. La tensión del sistema se puede aumentar de 250 V a 600 V mediante una fuente de alimentación en este módulo. Posteriormente, la corriente eléctrica fluye hacia el circuito de carga para cargar el condensador.

El rectificador dentro del circuito de carga puede evitar que el condensador se descargue antes de la conexión. Una vez que el circuito de activación recibe la señal de activación, este circuito interrumpe el funcionamiento del circuito de carga y permite que el condensador descargue rápidamente su o/p a la bobina de encendido de baja inductancia.
En el encendido por descarga de condensadores, la bobina funciona como un transformador de impulsos y no como un medio de almacenamiento de energía, como ocurre en un sistema inductivo. El o/p de la tensión a las bujías depende en gran medida del diseño del CDI.

La capacidad de aislamiento de la tensión supera a los componentes de encendido existentes y puede hacer que éstos funcionen mal. La mayoría de los sistemas CDI están diseñados para proporcionar tensiones o/p extremadamente altas, pero esto no siempre es útil. Una vez que no hay señal de disparo, el circuito de carga puede volver a conectarse para cargar el condensador.

Principio de funcionamiento de un sistema CDI

El encendido por descarga de condensador funciona haciendo pasar una corriente eléctrica a través de un condensador. Este tipo de encendido acumula rápidamente una carga. Un encendido CDI comienza generando una carga y acumulándola antes de enviarla a la bujía para encender el motor.

La energía pasa a través de un condensador y se transfiere a una bobina de encendido, que ayuda a aumentar la potencia al actuar como un transformador y permitir que la energía pase a través de él en lugar de capturarla.

Los sistemas de encendido CDI, por tanto, permiten que el motor siga funcionando mientras haya carga en la fuente de alimentación. El diagrama de bloques del CDI se muestra a continuación.

Estructura del encendido por descarga del condensador

Un encendido por descarga de condensador consta de varias partes y está integrado en el sistema de encendido de un vehículo. Las partes principales de un CDI son el estator, la bobina de carga, el sensor Hall, el volante y la muesca de sincronización.

Volante y estator

El volante de inercia es un gran imán permanente en forma de herradura enrollado en un círculo que acciona el cigüeñal. El estator es la placa que contiene todas las bobinas de cable eléctrico que se utilizan para alimentar la bobina de encendido, las luces de la moto y los circuitos de carga de la batería.

Bobina de carga

La bobina de carga es una bobina del estator que se utiliza para producir 6 voltios y cargar el condensador C1. En función del movimiento del volante de inercia, se produce una única corriente pulsada que la bobina de carga suministra a la bujía para garantizar la máxima chispa.

Sensor Hall

El sensor Hall mide el efecto Hall, el punto instantáneo en el que el imán del volante pasa del polo norte al polo sur. Cuando se produce el cambio de polos, el dispositivo envía un único y diminuto impulso al controlador CDI, que se activa para descargar la energía del condensador de carga al transformador de alta tensión.

Signo de sincronización

La marca de sincronización es un punto de alineación arbitrario compartido por el cárter del motor y la placa del estator. Indica el punto en el que la parte superior de la carrera del pistón equivale al punto de activación en el volante y el estator.

Al girar la placa del estator a la izquierda y a la derecha, cambias el punto de activación del CDI, adelantando o retrasando la sincronización. Cuando el volante gira rápidamente, la bobina de carga produce una corriente alterna de +6V a -6V.

La caja CDI tiene un conjunto de rectificadores semiconductores que, conectados a G1 en la caja, permiten que sólo el impulso positivo entre en el condensador (C1). Cuando la onda entra en el CDI, el rectificador sólo permite la onda positiva.

Circuito de disparo

El circuito de disparo es un interruptor, probablemente un transistor, tiristor o SCR. Se activa mediante un impulso del sensor Hall del estator. Sólo permiten que fluya la corriente de un lado del circuito hasta que se activan.

Una vez que el condensador C1 está totalmente cargado, el circuito puede volver a activarse. Por eso existe la sincronización del motor. Si el condensador y la bobina del estator fueran perfectos, se cargarían instantáneamente y podríamos activarlos a la velocidad que quisiéramos. Sin embargo, tardan una fracción de segundo en cargarse completamente.

Si el circuito se activa demasiado rápido, la chispa de la bujía será muy débil. Ciertamente, con motores de alta aceleración, el encendido puede ser más rápido que la carga completa del condensador, lo que afectará al rendimiento. Cuando el condensador se descarga, el interruptor se desconecta y el condensador se carga de nuevo.

El impulso de activación del sensor Hall alimenta el cierre de la puerta y permite que toda la carga almacenada pase por el lado primario del transformador de alta tensión. El transformador tiene una toma de tierra común entre los devanados primario y secundario, lo que se conoce como transformador autonivelante.

Por lo tanto, al aumentar los devanados del lado secundario se multiplicará la tensión. Dado que una bujía necesita hasta 30.000 voltios para chispear, debe haber muchos miles de bobinas de cable alrededor del lado secundario o de alta tensión.

Cuando la compuerta se abre y drena toda la corriente del lado primario, satura el lado de baja tensión del transformador y crea un corto pero inmenso campo magnético. Al reducirse gradualmente el campo, una gran corriente en los devanados primarios obliga a los secundarios a producir una tensión extremadamente alta.

Sin embargo, la tensión es tan alta que puede atravesar el aire y, por tanto, en lugar de ser absorbida o retenida por el transformador, la carga viaja a lo largo del cable de la bujía y salta sobre el hueco de la misma.

Cuando queremos apagar el motor, tenemos dos interruptores: el interruptor de llave o el interruptor de apagado. Los interruptores conectan a tierra el circuito de carga y todo el impulso de carga se envía a tierra. Como el CDI no puede seguir cargando, dejará de proporcionar la chispa y el motor reducirá su velocidad hasta detenerse.

Diferentes tipos de CDI

Los módulos CDI se clasifican en dos tipos, ilustrados a continuación.

Módulo AC-CDI

La fuente eléctrica de este módulo procede únicamente de la corriente alterna generada por el alternador. Este es el sistema CDI básico utilizado en los motores pequeños. Por tanto, no todos los sistemas de encendido de los motores pequeños son CDI. Algunos motores utilizan el encendido por imán, sobre todo los antiguos motores Briggs y Stratton. Todo el sistema de encendido, puntos y bobinas, está situado bajo el volante magnetizado.

Otro tipo de sistema de encendido más utilizado en las motos pequeñas de los años 60-70 es el llamado Energy Transfer. Una bobina situada debajo del volante puede generar un fuerte impulso de corriente continua porque el imán del volante pasa por encima.

Estos impulsos de corriente continua se propagan a través de un cable hasta una bobina de encendido situada en el exterior del motor. A veces, los puntos se situaban debajo del volante para los motores de dos tiempos y, normalmente, en el árbol de levas para los motores de cuatro tiempos.

Este sistema de explosión funciona como todos los sistemas Kettering: la apertura de los puntos desencadena el colapso del campo magnético dentro de la bobina de encendido y genera una señal de alto voltaje que fluye a través del cable de la bujía hasta la propia bujía. La forma de onda que sale de la bobina se examina a través de un osciloscopio cada vez que se arranca el motor y aparece como una corriente alterna. Como el tiempo de carga de la bobina se comunica con una vuelta completa del cigüeñal, la bobina simplemente "ve" la corriente continua para cargar la bobina de encendido externa.

Hay ciertos tipos de sistemas de encendido electrónico, pero no son sistemas de descarga de condensadores. Estos tipos de sistemas utilizan un transistor para conectar y desconectar la corriente de carga de la bobina en el momento adecuado. Esto elimina el problema de las puntas quemadas y desgastadas y da lugar a una chispa más caliente debido al rápido tiempo de subida y bajada de la tensión dentro de la bobina de encendido.

Módulo DC-CDI

Este tipo de módulo funciona con la batería, por lo que se utiliza un circuito inversor CC/CA adicional dentro del módulo de encendido por descarga de condensador para aumentar la tensión de 2V CC a 400/600 V CC y hacer que el módulo CDI sea algo más grande. Sin embargo, los vehículos que utilizan sistemas de tipo DC-CDI tienen una sincronización de encendido más precisa y el motor puede arrancarse más fácilmente cuando se enfría.

¿Cuál es el mejor CDI?

No hay un sistema de descarga de condensadores mejor que los demás, pero cada tipo de sistema es mejor en diferentes condiciones. El sistema DC-CDI funciona mejor en regiones donde las temperaturas son muy bajas y el encendido es preciso. Por otro lado, el sistema AC-CDI es más sencillo y no suele dar problemas porque es menos caro y más fácil de manejar.

El sistema de descarga de condensadores es insensible a la resistencia de derivación y puede encender inmediatamente varias chispas, por lo que es excelente para utilizarlo en diversas aplicaciones sin ninguna demora una vez activado el sistema.

¿Cómo funciona el sistema de encendido de los vehículos?

En los vehículos se utilizan diferentes tipos de sistemas de encendido, como el encendido por contacto, el encendido sin contacto y el encendido por descarga de condensador.

El sistema de encendido por interruptor de contacto se utiliza para activar la chispa. Este tipo de sistema de encendido se utiliza en una generación anterior de vehículos.

El encendido sin interruptor también se conoce como encendido sin contacto. En este tipo, los diseñadores utilizan un captador óptico o un transistor electrónico como dispositivo de conmutación. Este tipo de sistema de encendido se utiliza en los coches modernos.

El tercer tipo es el encendido por descarga de condensador. En esta tecnología, el condensador descarga repentinamente la energía almacenada en él mediante una bobina. Este sistema es capaz de generar la chispa en menos condiciones en las que el encendido normal no puede funcionar. Este tipo de encendido ayuda a cumplir la normativa de control de emisiones. Debido a sus muchas ventajas, se utiliza en los coches y motos actuales.

Cada vez que se introduce la llave para arrancar el motor del vehículo, el sistema de encendido transmite alta tensión a la bujía de los cilindros del motor. Cuando la energía se proyecta hacia el fondo de la bujía a través del hueco, un frente de llamas enciende la mezcla de aire o combustible. El sistema de encendido del coche puede dividirse en dos circuitos eléctricos distintos, el primario y el secundario. Una vez activada la llave de contacto, un flujo de corriente con una tensión inferior a la de la batería puede llegar a los devanados primarios de la bobina de encendido, a los puntos de corte y a la batería.

¿Cómo compruebo el encendido CDI?

El CDI o encendido por descarga de condensador es un mecanismo de encendido cubierto por bobinas en una caja negra diseñada con condensadores y otros circuitos. Es un sistema de encendido eléctrico utilizado en motores fueraborda, motos, cortacéspedes y motosierras. Supera los largos tiempos de carga que suelen asociarse a las bobinas de inductancia.

Se utiliza un multímetro para acceder y comprobar el estado de la caja CDI. Comprobar el estado del CDI es muy importante para saber si está bien o defectuoso. Como controla las bujías y los inyectores de combustible, es responsable del buen funcionamiento de tu vehículo. Hay muchas razones por las que el CDI está defectuoso, como un sistema de carga defectuoso y el envejecimiento.

Cuando el CDI está defectuoso y conectado al encendido, el vehículo puede tener problemas porque el encendido por descarga de condensadores es el responsable de almacenar la energía de la chispa en la bujía del vehículo. Por eso no es fácil identificar el CDI, ya que los síntomas de la avería son visibles en la caja del sistema y pueden abordarse de forma diferente. El CDI no provoca la chispa cuando está defectuoso, por lo que un CDI defectuoso puede causar un funcionamiento errático, fallos de encendido, problemas de encendido y calado del motor.

Estos son los principales fallos del CDI, por lo que debemos prestar mucha atención a los problemas que afectan a la caja del CDI. Si la bomba de combustible está averiada o si las bujías y el paquete de bobinas están defectuosos, podemos encontrarnos con síntomas similares. Por lo tanto, un milímetro es esencial para diagnosticar estos fallos.

Beneficios del CDI

Las ventajas del CDI son las siguientes

• La principal ventaja del CDI es que el condensador puede cargarse por completo en muy poco tiempo (normalmente 1 ms). Por tanto, el CDI es adecuado para aplicaciones en las que el tiempo de permanencia no es suficiente.
• El sistema de encendido por descarga de condensadores tiene una respuesta transitoria corta, una subida de tensión rápida (de 3 a 10 kV/µs) en comparación con los sistemas inductivos (de 300 a 500 V/µs) y una duración de la chispa más corta (aprox. 50-80 µs).
• El rápido aumento de la tensión hace que los sistemas CDI sean insensibles a la resistencia de derivación.

Desventajas del CDI

Las desventajas del CDI son las siguientes.

• El sistema de encendido por descarga de condensadores genera un enorme ruido electromagnético y ésta es la principal razón por la que los fabricantes de automóviles rara vez utilizan los CDI.
• La corta duración de la chispa no es adecuada para encender mezclas relativamente pobres, como las que se utilizan a baja potencia. Para resolver este problema, muchos encendidos CDI lanzan múltiples chispas a bajas velocidades del motor.

Espero que hayas entendido claramente una visión general del encendido por descarga de condensadores(CDI), sus ventajas e inconvenientes. Si tienes preguntas sobre este tema u otros proyectos de electrónica y electricidad, deja un comentario a continuación. Aquí tienes una pregunta para ti ¿Cuál es la función del sensor Hall en el sistema CDI?