Los sistemas de ignición por descarga inductiva se desarrollaron en el siglo XIX como un medio para encender la mezcla de aire y combustible en la cámara de combustión de los motores de combustión interna . Las primeras versiones fueron bobinas de baja tensión , luego magnetos de baja tensión y, a su vez, de alta tensión , que se ofrecieron como una alternativa más efectiva a los encendedores de tubo caliente de diseño anterior que se habían utilizado anteriormente en motores de tubo caliente . Con la llegada de pequeños motores estacionarios ; y con el desarrollo del automóvil , los tractores motorizados y los camiones motorizados; Primero, el magneto y luego los sistemas de tipo distribuidor se utilizaron como parte de un sistema de encendido de motor eficiente y confiable en equipos motorizados disponibles comercialmente. Estos sistemas fueron de uso generalizado en todos los automóviles y camiones durante la década de 1960. Fabricantes como Ford, General Motors, Chrysler, Citroen, Mercedes, John Deere, International Harvester y muchos otros los incorporaron a sus productos. El sistema de descarga inductiva todavía se usa ampliamente en la actualidad.
Ley de Faraday
El sistema de ignición por descarga inductiva opera de acuerdo con las reglas del electromagnetismo descritas por la Ley de Inducción de Faraday, que establece que la inducción de la fuerza electromotriz (fem) en cualquier circuito cerrado es igual a la tasa de cambio en el tiempo del flujo magnético a través del circuito . En otras palabras, la fem generada es proporcional a la tasa de cambio del flujo magnético. Dicho de manera más simple, un campo eléctrico se induce en cualquier sistema en el que un campo magnético cambia con el tiempo. El cambio podría ser cambios en la dirección de la fuerza o la fuerza. Los efectos descritos por esta ley son aquellos por los que funcionan los generadores , motores , alternadores y transformadores . Hay dos conceptos principales que se deben tomar de la Ley de Faraday que se aplican al diseño de igniciones por descarga inductiva. Una es que mover un cable a través de un campo magnético inducirá un voltaje y una corriente eléctricos en el cable, también conocido como inducción electromagnética . La segunda es que la corriente que se mueve en un cable inducirá un campo magnético alrededor del cable.
Magnetos
Un magneto es uno de los dispositivos electromecánicos inventados para el encendido con motores de combustión interna de gasolina . Un magneto en su forma más básica es un simple imán que se mueve junto a un cable , o algunas veces un cable se mueve al lado de un imán. A medida que se mueven entre sí, los cambios en la dirección de la fuerza magnética inducen una corriente eléctrica en el cable. Por lo general, el cable (llamado cable primario) es muy largo y está enrollado alrededor de un núcleo magnético de hierro que canaliza más o menos el campo magnético a través del bucle de cable. A medida que fluye la corriente, los bucles de alambre desarrollan su propio campo magnético, que requiere cierta cantidad de energía para formarse. El campo magnético es un tipo de energía potencial . Por lo general, hay algún tipo de dispositivo que abre y cierra el circuito llamado interruptor de contacto , puntos o encendedor . Cuando los puntos o el encendedor se abren, la corriente deja de fluir y el campo magnético colapsa. La energía almacenada en el campo magnético se libera en forma de aumento de voltaje eléctrico en el cable . Este voltaje salta a través del espacio del encendedor o de una bujía ubicada en la cámara de combustión y enciende la mezcla de aire y combustible para que funcione .
Algunos magnetos tienen una segunda bobina de alambre ubicada junto a la primera, llamada bobina secundaria. Esta bobina suele ser mucho más larga que el bucle primario, gracias a muchos más bucles alrededor del núcleo magnético . A medida que se construye el campo magnético, también induce una corriente en la bobina secundaria. Cuando el interruptor de contacto abre el circuito , el campo magnético colapsa, provocando un alto voltaje eléctrico en las bobinas primaria y secundaria. Sin embargo, debido al mayor número de vueltas de la bobina secundaria, el voltaje es mucho más alto, lo que provoca una chispa más grande en el encendedor o bujía, lo que significa un encendido más seguro.
Debido a su fiabilidad, los magnetos se utilizan como sistemas de encendido en aviones . También se utilizan en maquinaria que no tiene un suministro eléctrico o una batería por separado . También se usan en autos de carreras de arrastre porque ofrecen una ventaja de peso sobre los sistemas que utilizan un distribuidor y una batería .
Sistemas de encendido del distribuidor
A medida que se desarrolló la tecnología de encendido , los ingenieros se dieron cuenta de que se podía diseñar un sistema de encendido funcional que prescindiera por completo de los imanes. Al aplicar una corriente a un bucle de cable primario envuelto alrededor de un núcleo magnético de hierro, se generaría un campo magnético en el bucle primario sin los imanes. Este campo magnético induciría una corriente en un bucle de alambre secundario más largo adyacente. Al abrir el circuito en el bucle primario, el campo magnético colapsante provocaría que se induzca un voltaje en el bucle secundario. Este alto voltaje fue transportado o "distribuido" por un distribuidor a cada una de las múltiples bujías en un motor de automóvil o camión de gasolina .
La versión más familiar de este tipo de sistema fue inventada por Charles F. Kettering alrededor de 1909 y algunos la conocían como el sistema de encendido Delco . Las solicitudes de patente posteriores a la Oficina de Patentes de los Estados Unidos hacen referencia al " sistema de encendido Kettering ". Este tipo de sistema de encendido se utiliza en automóviles , camiones , cortadoras de césped , tractores , motosierras , y otra de gasolina potenciada por la maquinaria con gran éxito desde hace muchos decenios , hasta el desarrollo de ignición por descarga capacitiva sistemas.
Referencias
enlaces externos
- https://www.google.com/patents/US1037491 Charles F. Kettering 15 de septiembre de 1909/3 de septiembre de 1912 "Aparato de encendido para motores de explosión" sin condensador, sin puntos, bobinas separadas
- https://www.google.com/patents/US1037492 Charles F. Kettering 2 de noviembre de 1910/3 de septiembre de 1912 Distribuidor "Ignition System" con condensador 46 (no puntos)
- https://www.google.com/patents/US1223180 Charles F. Kettering 11 de agosto de 1911/17 de abril de 1917 Puntos del "sistema de encendido", sin condensador, interruptor de encendido para evitar agotar la batería
- https://www.google.com/patents/US3327165 John A. Hawthorne 1964/1967 comenta sobre el sistema de encendido Kettering: "Los esfuerzos prácticos para mejorar o suplantar este sistema han fracasado y se ha mantenido prácticamente sin cambios a lo largo de los años. Sin embargo, La tendencia actual hacia motores de automóvil de mayor rendimiento amenaza con hacer obsoleto este sistema probado y verdadero. La principal limitación del sistema Kettering es, como se aplica típicamente, la incapacidad de desarrollar niveles adecuados de energía de separación de bujías sin sacrificar la longevidad de los puntos de encendido o la bobina del transformador. La ineficiencia inherente del sistema es particularmente evidente a velocidades más altas del motor ".