Modificación del sistema eléctrico en el motor de un kombi


Decidí emprender estas modificaciones una tarde que mi Kombi comenzó a perder fuerza de tracción, tras una breve revisión noté que el problema era eléctrico (precisamente de encendido) y le di forma a esto que les comento ahora.

Este circuito representa el esquema eléctrico original de un VW Kombi (o de la mayoría de los coches de aquel entonces).

En este coche el negativo de la batería es derivado al chasis y la carrocería y el positivo a través de conductores eléctricos (cables). La batería del Kombi esta ubicada en el compartimiento del motor, junto al filtro de aire y (lamentablemente) debajo de la entrada de combustible. Desde ahí un cable de gruesa sección conecta el borne negativo al chasis (A) y el borne positivo al solenoide del motor de arranque desde donde toma positivo el resto de la instalación que va hacia la cabina de mando (B). A diferencia de los coches actuales la llave de contacto no controla relés (llamados RELAIS por nuestros queridos mecánicos) sino que controla el total de la carga eléctrica con sus contactos. Estos contactos si bien son bastante fuertes no son lo suficiente como para la cantidad de accesorios y artefactos eléctricos que hoy día disponemos en el mercado. Desde la llave de contacto parte un cable llevando el positivo hacia la bobina de encendido del motor (y para quienes aun la tienen la electro válvula del regulador de marcha lenta en el carburador). La bobina tiene en su interior dos bobinados de alambre de cobre denominados primario y secundario. El primario es el que trabaja en baja tensión (los 12V de la batería) el secundario es el que produce la alta tensión (varios miles de voltios) necesarios para que la chispa se produzca en la punta de la bujía, dentro de la cámara de compresión de cada cilindro. Ahora vemos que, si bien la batería está bien próxima a la bobina el recorrido que hace e cableado (B y C) suma casi 15 metros, que en la tensión que maneja un coche (12V) y la corriente requerida por la bobina es muy largo y produce algo llamado "caída de tensión". Esto es inevitable, por mejor que sea el cable que utilicemos, en el trayecto perderá corriente y esto se debe a la resistencia que éste tiene. Si a esto le sumamos: empalmes, mal trato, pérdida de las características originales debido al tiempo, fatiga del metal, etc. nos encontramos con que la corriente llega a la bobina de pura casualidad.

Algo a tener en cuenta: Menor tensión en el primario de la bobina producirá menor tensión en el secundario de la misma, que se traducirá en una merma en la chispa produciendo: baja fuerza, mezcla sin quemar, olor y tizne en el escape. Debido a esto quizás creamos que nuestro motor esta fusilado, o que la carburación o que las bujías están mal (porque si las sacamos las veremos espantosas). Y en realidad tenemos un problema de alimentación.

Un comentario curioso: Un mecánico a quien consulté antes de determinar el problema que tenía mi coche hizo algo increíble pero que luego vi repetirse chanta tras chanta. Con un destornillador hizo un cortocircuito entre el positivo de la bobina y el chasis del coche (la carcaza de la turbina). Como vio que la chispa era insignificante dijo "Ahhh, este coche lleva bobina con resistor externo, cambiale la bobina y listo...". Obviamente que tras cambiar la bobina por una de ese tipo el encendido mejoro bastante, pero que sucedió; la bobina para resistor externo requiere menos tensión en su devanado primario que la bobina normal para funcionar pero en su defecto consume mas corriente (esto debido a algo llamado la ley de Ohm) al tener un primario con menos vueltas de alambre la corriente que requiere es mucho mayor no haciendo otra cosa que pegándole el tiro de gracia al cableado y, al poco tiempo, otra vez a pata... Tengan mucho cuidado, algunos mecánicos dicen que el Kombi tiene cable resistivo, eso es absolutamente falso. Nunca, jamás, un VW trajo eso. No se dejen engañar.

Un relé no es ni mas ni menos que un dispositivo electromagnético capas de controlar una gran carga consumiendo una pequeña corriente. En otras palabras, es una llave de potencia controlada eléctricamente. La bobina de control de un relé suele consumir la décima parte de lo que la luz de interior de guantera consume (NADA). Al ser un consumo bajo no se ve afectado de forma notoria por los efectos de la caída de tensión de los largos tendidos de cable. Entonces, colocando un simple relé desde el borne mismo de la batería hacia la bobina (léase, no mas de un metro y medio de cable) y controlando la bobina de éste relé con el cable que viene de la llave de contacto encontramos que ahora el sistema de encendido no carga al cableado original del vehículo con el sistema de encendido. Por más largo que sea el cableado B y C el relé produce una carga ínfima evitando que la caída de tensión en el cableado de cabina afecte su funcionamiento. La llave del relé se encarga de cortar el paso del positivo desde la batería hacia el borne positivo de la bobina cuya extensión debe ser lo mas corta posible a fin de evitar la caída de tensión excesiva. Para que se den una idea estamos hablando de invertir 10 pesos !!!!!.

En el circuito original, si sustituimos la bobina convencional por una de mejor eficiencia estaremos sobrecargando al cableado de la cabina y a la llave de contacto. Si hacemos ese mismo cambio en el sistema con relé el cableado del coche no sufre problema alguno, para el cableado de cabina sólo existe el relé.

Borne positivo de la bobina resuelto positivamente. Vamos ahora con el borne negativo.

Este borne está conectado a masa (negativo) a través del ruptor (platinos). El cierre y la apertura del ruptor equivalen a conectar y desconectar el borne negativo de la bobina. El ciclo de encendido se produce de la siguiente forma:

· Al cerrarse los platinos la bobina queda conectada y su primario se carga de electricidad.

· Al abrirse los platinos la bobina se desconecta y la carga acumulada en el primario se descarga en forma de energía magnética la cual es capturada por el secundario.

· Al ser el secundario mayor en cantidad de espiras que el primario la tensión presente en él será proporcionalmente mayor. normalmente una bobina tiene una relación de espiras de 1:1000 produciendo mil voltios por cada voltio recibido o, doce mil voltios en condiciones normales de operación.

Un elemento poco conocido por los mecánicos es el capacitor del distribuidor. Los mecánicos mas ordinarios afirman que su función es evitar el ruido en la radio de AM, los más elaboraditos creen que evita la chispa en los platinos haciendo que duren un poco más. No es incorrecto pensar de esta forma, pero su principal función es cargarse con corriente y producir una descarga al momento de la apertura de los platinos haciendo que la tensión en el primario sea sustancialmente superior a los 12 voltios de la batería. Por lógica barata a mayor tensión en el primario de la bobina mayor tensión en el secundario. Por eso notamos que, quitando el capacitor del distribuidor además de ruido en la radio y chispas en los platinos tendremos menor potencia del motor.

El capacitor suele estar dentro del distribuidor, junto con los platinos en la placa del avance. Es una regla de oro que al cambiar los platinos cambiamos también el capacitor. El mejor resultado lo obtuve con platinos de la marca Doduco.

Pero la capacidad de conmutar corriente de los platinos es muy limitada, podemos colocar una bobina común (las de veinte pesos) o como mucho una Bosch azul (que es lo mismo que una de veinte pesos pero plateada y costosa). Una vez conseguí una bobina marca INDUMAG de alta eficiencia y obtuve muy buenos resultados, pero se comió los platinos en poco tiempo. Esto me llevo a darle una solución al tema platinos y como uds. estarán pensando aquí aparece el encendido electrónico (mejor llamado AYUDA CHISPA).

Por medio de transistores del tipo NPN estos aparatos ayudan a los platinos en la tarea del control del negativo de la bobina, tal como el relé ayuda a la bobina en su terminal positivo el módulo de encendido electrónico hace lo mismo con el terminal negativo. No se puede utilizar aquí un relé debido a que la velocidad de conmutación es muy alta o, en otras palabras, el tiempo que trascurre entre la apertura y cierre de los contactos es muy corto. Este tipo de trabajo haría que un relé dure absolutamente nada.

Encontré en el mercado un módulo producido por NOSSO Autopartes, en Villa María, Córdoba. Aquí, en Buenos Aires, se lo consigue con suma facilidad. Es el modelo EE12 y su precio ronda los cien pesos.

Sólo cuatro cables son necesarios para ponerlo en el Kombi, uno que va al chasis (negativo) otro que va al terminal de la bobina (positivo), otro que recibe la señal del ruptor (platinos) y por último el que entrega la toma de negativo a la bobina. La potencia es conmutada internamente por el módulo NOSSO. Este módulo tiene en su interior unos transistores encargados de conmutar la potencia partiendo de muy poca corriente (la corriente de base de un transistor es ínfima y utilizando varios transistores encadenados se logra reducir esa corriente aun mas). Los transistores finales de este equipo producen calor al conmutar la energía. Debido a esto debe fijarse el aparato contra la carrocería del Kombi haciendo las veces de disipador de calor.

Las ventanas de un sistema de ayuda a los platinos son muchas, pero las principales son sólo dos:

1. La vida de los platinos se extiende de forma drástica (y por ende la afinación)

2. Ahora podemos poner una bobina mucho mas potente sin temor

Y eso fue lo que hice, afine bien el encendido, lo puse a punto y me encaminé a comprar una tan mencionada Bosch Roja… pero no crean que es gran cosa, a decir verdad me dio mejor resultado la INDUMAG de cuarenta pesos que la Bosch de ciento veinte.

Hace un momento entré a www.nosso.com.ar a ver datos técnicos y me encontré con lo siguiente:

IMPORTANTE: El EE 12v funciona con bobinas de encendido con resistencia de primario mínima recomendada de 2 ,5 a 3,2 ohm. El uso de bobinas con valores menores a los indicados (1.2 a 2.5 ohm) puede ocasionar un aumento de la temperatura de funcionamiento con el consiguiente acortamiento de la vida útil del encendido electrónico EE 12v.

Lo que indica claramente que si la bobina es demasiado potente puede afectar el módulo de encendido… A tener esto en cuenta. Así que mañana tendré que ponerme con el tester a medir su resistencia del primario.

Un segundo relé que agregué es el de la bobina del solenoide de arranque. Este dispositivo es un electroimán muy potente que atrae un vástago metálico que a su vez impulsa la horquilla plástica que acopla el motor de arranque al volante inercial del motor. Además de esto acciona dos contactos muy pesados encargados de darle tensión al motor de arranque. Si bien este relé electroimán parece poca cosa su consumo es bastante alto (es mas que el consumo de la bobina!) así que decidí ponerle un relé que lo controle desde la llave. Otros diez pesos muy bien invertidos. El arranque ahora cambió un 100%.

Modificaciones para mas adelante:

Tengo ganas de sacarme de encima el distribuidor… Si, por más loco que parezca es un elemento muy molesto a nivel motor. Por un lado produce un ruido mecánico bastante fuerte, como si fuera poco tiene desgaste (ruptor, rotor, tapa) y encima es ineficiente.

La ineficiencia mayor de un distribuidor es en la alta tensión (la que proviene del chupete de la bobina y termina en las bujías de las tapas de cilindro). El rotor recibe la AT (alta tensión) por medio de un sistema de carbón que fricciona y produce ruido electromagnético y por sobre todo pérdidas de AT. El ruido electromagnético es el característico chisporroteo en las radios de AM mientras que las pérdidas de AT se traducen en menor chispa. Por otra parte lo que pienso hacer no es nada nuevo, si levantamos el capót de un Citroën 2CV veremos dos bobinas y ningún distribuidor, para un auto diseñado en los 50 esta bastante claro que no es algo del otro mundo.

Para lograr esto tenemos que conocer algo llamado “chispa muerta” y consiste en producir una chispa en el ciclo de escape. Usualmente un motor solo produce una chispa y es en el momento de la compresión (para efectuar la explosión de la mezcla y lograr que el pistón salga disparado hacia el cigüeñal). Con esto no se embroma, hay que tener en cuenta que una chispa en el momento no apropiado puede trabar el motor (no es algo para llorar, pero frustra bastante). Si una chispa se dispara cuando el cilindro está aspirando mezcla se producirá una explosión en un tiempo no apropiado pudiendo incluso encender la mezcla en el múltiple de admisión. Llamaradas, pistoneos, paradas y demás sustos que nos vamos a llevar.

Hay bobinas de dos circuitos y cuatro salidas. Cada circuito tiene dos salidas. De esta forma tenemos que con una de estas bobinas resolvemos el encendido de los cuatro cilindros, de a dos chispas por vez. Si nuestro orden de encendido es 1-3-4-2 debemos colocar un circuito en los cilindros 1 y 4 y el otro en los cilindros 3 y 2. De esta manera cuando el cilindro 1 esté comprimiendo para explotar el 4 estará en carrera de escape y lo mismo sucede con los cilindros 3 y 2. Por ello pueden compartir el mismo circuito de AT.

Cuando tenga resuelto el sistema de AT voy a conseguir un distribuidor viejo y le voy a practicar cirugía para lograr colocar un captor hall y una leva magnética (esta es la nueva versión del sistema de platinos tradicional). Un sistema hall no tiene partes con contactos móviles, el paso de un objeto ferroresonante (un hierro, por ejemplo) hace que el captor produzca un impulso eléctrico el cual es acondicionado, amplificado y adaptado para luego controlar el disparo de la bobina doble. Otro tema a resolver es el avance del motor, el mismo es por medio de vacío obtenido del múltiple de admisión. En motores más recientes el avance se reemplazo por un sistema centrífugo con resortes y en la actualidad es un algoritmo (cálculo) realizado en un sistema microcontrolado. En un moderno motor sin distribuidor el captor hall está montado directamente en el volante del motor determinando con un diente diáfono cual es el punto de partida (o superior). Dado que yo no quiero troquelar la carcaza de mi motor prefiero jugar con un distribuidor viejo y aprovechar la salida de mando que es una de las pocas cosas a mano que tiene el motor de nuestros Kombis.

Analizando el tema estimo que con un sistema de chispa muerta sin distribuidor voy a lograr:

· Reducir el mantenimiento preventivo del sistema de encendido

· Minimizar las pérdidas de AT

· Mejorar la chispa

· Eliminar los gases no quemados de escape

· Liberarme de los platinos y el capacitor de una vez por todas

Algo que también quiero aprovechar para ponerle es un mecanismo que, en vez de producir una única chispa haga varias de forma de tener mayor poder reactivo dentro del cilindro. Esto actualmente sería bastante complejo, en un nuevo circuito digital es algo muy simple de lograr.

Concluyo con algo que un amigo me dijo una vez: “Se puede tener el mejor sistema de encendido, inyección y control pero si el motor esta caído el resultado será insignificante”. A tener en cuenta esto, si estas pensando en hacer estos cambios para sacarle unos HP extra a un motor en buen estado dale para adelante, pero en casos de motor gastado no creas que vas a lograr demasiado.