Aunque el mundo está cambiando a los coches y motores eléctricos, los motores de gasolina siguen siendo una parte importante de las máquinas modernas y no van a desaparecer pronto. Un componente clave en estos motores, especialmente los de alta velocidad, es el sistema de encendido CDI.
Si tu proyecto requiere el uso de un motor de gas, necesitas entender cómo hacer un CDI para facilitar su diseño en una PCB y cómo funciona. Hemos cubierto estos temas en detalle a continuación, ¡así que echa un vistazo! El dispositivo es bastante común en las motocicletas, donde lo encontrarás debajo del asiento.
¿Qué es un encendido CDI?
También conocido como la caja del cerebro, el paquete de impulsos, o la caja del encendedor, un CDI (Encendido por descarga de condensador) es una caja negra que se encuentra que forma el núcleo del sistema de encendido. Su función es controlar los inyectores de combustible y las bujías para que el motor funcione sin problemas. La mayoría de las veces se encuentra en motores pequeños, como los cortacéspedes, las motosierras, las motocicletas y los motores de motos de cross. Pero algunos coches y aviones con motor de turbina también lo tienen.
Fuente: Wikimedia Commons.
El encendido por tiristores es una mejora del IDI (encendido por descarga inductiva) porque tiene un tiempo de carga más corto, lo que lo hace ideal para motores de alta velocidad.
¿Cómo funciona un sistema CDI?
El componente principal de un CDI es el condensador, y el sistema hace pasar la corriente sobre él, acumulando carga rápidamente. Esta energía se bombea a las bobinas de encendido en el momento justo para aumentar la salida de energía de la chispa y encender el motor.
Desde un punto de vista más técnico, la unidad recibe dos entradas de tensión, una del alternador y otra de la bobina de encendido. El alternador suministra la alta tensión (100-200V AC) mientras que la bobina de arranque canaliza un impulso de baja tensión (10-12V AC).
Sólo se puede cargar un condensador con corriente continua, por lo que la corriente alterna de alta tensión se rectifica y la corriente continua resultante va al condensador de alta tensión.
La baja tensión de la bobina de captación acciona un rectificador controlado por silicio (SCR), que ayuda a descargar la carga de alta tensión almacenada en el condensador. Esta carga va al primario de la bobina de encendido. Por lo tanto, el SCR actúa como circuito de disparo o bobina de impulso.
Una bobina de encendido
Fuente: Wikimedia Commons.
La creación de chispas requiere un alto voltaje, y un sistema CDI suministra esta potencia rápidamente con un corto tiempo de carga. Las bobinas de encendido actúan como transformadores elevadores. Cuando la carga de alto voltaje del condensador llega a este punto, la bobina la eleva a muchos kilovoltios y la envía a la bujía.
Construcción del encendido por descarga de condensador
Un CDI contiene múltiples piezas, todas ellas integradas en el sistema de encendido. Entre ellas se encuentran las siguientes
Volante y estator
El volante de un CDI consiste en un gran imán permanente en forma de herradura enrollado en un círculo. Su finalidad es encender el cigüeñal. Por otro lado, el estator es una placa que contiene todas las bobinas de cable necesarias para encender la bobina de encendido, el circuito de carga de la batería y las luces.
Bobina de Carga
Como su nombre indica, esta bobina es para cargar, y produce 6V para cargar los condensadores. Forma parte del estator y genera energía en función del movimiento del volante. Esta energía va a la bujía desde los condensadores para el encendido del combustible.
Sensor Hall
El propósito del sensor Hall es medir el efecto Hall, que es el punto instantáneo en el que el imán del volante cambia de polos. Recuerda que el volante hace girar el imán de la herradura, por lo que la polaridad cambia de norte a sur varias veces.
Un sensor Hall
Fuente: Wikimedia Commons.
Cuando se produce este cambio, el sensor envía un impulso a la caja del CDI, provocando que descargue la energía almacenada en el condensador al transformador de alta tensión (bobina de encendido).
Marca de sincronización
La marca de sincronización es un punto de alineación arbitrario que indica cuándo el recorrido superior del pistón es equivalente al punto de activación del estator y del volante. La placa del estator y el cárter del motor comparten este punto, y la rotación de la placa del estator a la derecha o a la izquierda cambia el punto de disparo del CDI.
Circuito de disparo
Un circuito de disparo suele consistir en un interruptor SCR (Rectificador Controlado de Silicio), tiristor o transistor. Se dispara por un pulso del sensor Hall y permite que la corriente provenga sólo de un lado del circuito hasta que se produzca el evento de disparo. Una vez que los condensadores se llenan, el CDI se activa de nuevo.
Encendido por descarga capacitiva: Diagrama del circuito equivalente
Fuente: Wikimedia Commons.
Diferentes tipos de encendido CDI
Los módulos de encendido CDI se presentan en los dos tipos siguientes:
Módulo AC-CDI
La fuente de alimentación de este módulo es la CA generada por el alternador. Es el sistema CDI más común utilizado en los motores pequeños y suele ir debajo del volante magnetizado.
Sin embargo, no todos los minimotores tienen CDI. Algunos tienen encendido por magneto, mientras que los motores más antiguos de los años 60 dependían de un sistema de transferencia de energía.
Módulo DC-CDI
En comparación con el módulo AC-DCI, éste utiliza la batería como fuente de energía. Sin embargo, los vehículos con este sistema tienen una sincronización de encendido más precisa y pueden arrancar el motor sin problemas cuando está frío. Por lo tanto, el sistema requiere un inversor CC/CA para aumentar la tensión de descarga del condensador de 2V a 400/600V.
Un inversor CC-CA a gran escala
Fuente: Wikimedia Commons.
¿Cuál es el mejor CDI?
Ninguno de los dos módulos es mejor que el otro, pero cada uno es adecuado para diferentes aplicaciones. Por ejemplo, el AC-CDI tiene un diseño poco complicado y es menos probable que tenga problemas. Por otro lado, el DC-CDI es muy eficaz en temperaturas frías y proporciona una sincronización precisa del encendido.
En general, el CDI es insensible a las derivaciones de la bujía y puede hacer saltar múltiples chispas en rápida sucesión. Este rendimiento lo hace ideal para una amplia variedad de aplicaciones.
Ventajas del CDI
Carga completamente un condensador en poco tiempo, normalmente 1ms
Insensible a las derivaciones eléctricas procedentes del ensuciamiento de las bujías
Rápida respuesta transitoria para el sistema de encendido por descarga de condensador
Rápido aumento de la tensión
Desventajas del CDI
El sistema CDI produce fuertes ruidos electromagnéticos.
La chispa, corta pero potente, no es suficiente para encender mezclas pobres a baja potencia.
Un módulo de encendido por descarga de condensador
Fuente: Wikimedia Commons.
Encendido CDI-¿Cómo se hace una caja CDI?
El circuito de la caja CDI es bastante sencillo y está separado de la bobina de encendido. Necesitas las siguientes piezas para construir el circuito:
Dos resistencias (de 5,6 y 56 ohmios, 0,5W)
Tres diodos 1N4007, 1000V, 1A
Un SCR (TIC106D, 5A, 400V)
Dos condensadores Mylar (2uF, 400V)
Encendido CDI-Cómo funciona el circuito
Esquema del circuito de la caja CDI de una Honda C90
A medida que el volante gira, crea un campo magnético que atraviesa el núcleo de la bobina de carga, creando una tensión alterna. Este voltaje fluye a través de D3 en la polarización hacia adelante, creando una carga eléctrica de CC que alimenta a C1 y C2.
Como la corriente es alterna, fluye a través de R1 hacia D1 y D3 en el lado opuesto en el semiciclo negativo. La corriente también fluirá hacia el cable K del SCR1, y luego pasará por R2 hacia el cable G del SCR1. Durante este ciclo, los condensadores se vuelven a cargar.
Una caída de tensión a través de R2 dispara el cable G del SCR1, haciendo que el circuito se ejecute. Durante la descarga, el SCR1 envía la tensión almacenada a los conductores A y K y a D2, y luego al primario de la bobina de inducción.
El campo magnético creado por la tensión que atraviesa la bobina primaria induce una corriente en la bobina secundaria, lo que crea una alta tensión de salida. Esta tensión inducida sale a través de la bobina secundaria hacia la bujía y es lo suficientemente fuerte como para producir una potente chispa en el hueco del arco.
Sin embargo, ninguna corriente eléctrica pasa por el primario de la bobina de encendido cuando el SCR1 no está funcionando. Por lo tanto, este componente del sistema de encendido actúa como disparador de la caja de encendido.
El SCR1 funciona durante la sincronización del encendido o cuando la carrera del pistón alcanza el nivel máximo para que la chispa encienda la mezcla de aire y combustible en el momento adecuado.
El proceso ocurre continuamente para mantener el motor en funcionamiento. Pero si quiere detenerlo, cierre el interruptor SW. La corriente fluirá hacia la tierra y hará que el SCR1 deje de funcionar. Esta puesta a tierra detiene la activación de la liberación de carga de los condensadores.
Encendido CDI-¿Cómo compruebo mi encendido CDI?
Existen diferentes herramientas de prueba para comprobar el funcionamiento de la caja CDI, pero las más comunes son el uso de un osciloscopio o un multímetro.
An oscilloscope
Fuente: Wikimedia Commons.
Un multímetro digital
Encendido CDI-Cómo solucionar los problemas de un sistema CDI
Solucionar los problemas de un sistema CDI es complicado, pero suele ser la causa de la mayoría de los problemas eléctricos del motor. Por lo tanto, puedes saber que la caja tiene un problema si te encuentras con los siguientes temas:
Fallos de encendido
Backfiring
Funcionamiento irregular
Problemas de arranque del motor
Cilindros muertos
Calentamiento del motor
Funcionamiento irregular
Resumen
En conclusión, los sistemas CDI son dispositivos críticos en los motores de alta velocidad. Su diseño de condensador asegura que almacenan suficiente carga rápidamente y liberan un potente impulso a la bobina de encendido en el momento correcto de encendido.
Si necesita un dispositivo de este tipo para su proyecto, el diagrama del circuito anterior debería guiarle en el proceso de diseño. Póngase en contacto con nosotros si necesita más aclaraciones, y montaremos la placa de circuito para su trabajo a un precio razonable.
