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En los más modernos motores a nafta para automóviles ya no vemos cables de bujías ni un distribuidor. En estas máquinas el encendido es directo y sus componentes electrónicos están agrupados en un módulo que puede tener la forma de un casete. Con un sistema de ignición de estas características, libre totalmente de mantenimiento y a prueba de fallas, se obtienen muy potentes chispas en las bujías y alta eficiencia de la planta motriz.

Para los padres del automóvil, lograr el encendido de sus motores era una tarea poco menos que desesperante. Los inconvenientes que se presentaban a los pioneros del motor eran tantos y tan variados, que Karl Benz llegó a describir al encendido como "el problema de los problemas".

Primero se hicieron intentos con tubos incandescentes calentados por la llama de un mechero tipo Bunsen, y después apareció el encendido eléctrico. Las débiles chispas que se producían entre los electrodos de las primitivas bujías apenas si lograban encender la mezcla de aire y nafta en los cilindros.
Los progresos en el desarrollo de los sistemas de encendido fueron laboriosos y lentos hasta que apareció la electrónica del estado sólido. A partir del transistor todo se transformó rápidamente y se fueron sucediendo los encendidos electrónicos, cada vez más avanzados, hasta llegar al encendido directo de nuestros días, considerado como uno de los más importantes logros técnicos de la historia del automóvil junto a los frenos ABS y las suspensiones activas.

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El encendido directo a casete inaugura una nueva era de motores altamente eficientes y poco contaminantes. Nótese la bobina de encendido colocada directamente encima de la bujía y un poco más arriba al circuito electrónico integrado en el casete. Adios a los cables...

El encendido a casete
Como un ejemplo de encendido directo de última genración podemos describir básicamente al desarrollado por Saab y que se denomina SDI (Saab Direct Ignition), el que se combina con la inyección de nafta (sistema "Trionic") y que opera de acuerdo a los siguientes principios:
- Es un sistema capacitivo, que asegura un voltaje de encendido de 40.000 voltios, sin pérdidas de corriente.
- Es completamente computadorizado y no tiene distribuidor, partes móviles o cables de alta tensión.
- El sistema está incorporado en un casete metálico.
- Cada bujía dispone de su propia y compacta bobina de encendido de alta potencia.
- Los pulsos de alta tensión son controlados por múltiples sensores.
- Una microcomputadora controla al proceso de encendido, y ajusta los grados de avance de acuerdo a una amplia variedad de condiciones de operación.
- La combustión es controlada continuamente y en forma individual para cada cilindro por medio de un registro de la ionización del gas.
Los sistemas inductivos de encendido tradicionales tienen la desventaja de ser relativamente lentos. Le toma a un sistema de esta naturaleza unos 20 microsegundos para llegar al nivel apropiado de voltaje, lo que es suficiente como para que se produzcan derivaciones de corriente, por ejemplo, a través de bujías sucias. Muchos automovilistas se encuentran con este problema en la forma de fallas al arrancar el motor en tiempo frío, o cuando la humedad ambiente es alta.

Al contrario de lo que sucede con el sistema inductivo, en el capacitivo el voltaje es elevado en dos pasos. Primero, los 12 voltios de la batería se transforman en 400 voltios. Después de un corto período de almacenamiento en un capacitor o condensador, el voltaje es elevado nuevamente, hasta los 40.000 voltios.
En el sistema capacitivo SDI la bobina de encendido requiere menos vueltas que un sistema inductivo, por lo que puede ser más pequeña. En la instalación SDI el voltaje de encendido se obtiene en un microsegundo, es decir que es 20 veces más rápido que los encendidos convencionales.

Motor de cuatro cilindros turboalimentado y con intercooler, provisto del sistema de encendido directo SDI.

Formas compactas
Debido al empleo de una bobina por cilindro se elimina el riesgo de pérdidas de corriente por derivación y problemas en las conexiones. La corriente que llega a las bobinas del sistema SDI es de unos 400 voltios, y la segunda etapa de 40.000 voltios no se aplica hasta el momento del encendido. Las bobinas individuales y todos los componentes que operan a una tensión superior a los 12 voltios se ubican en un casete metálico, el que junto con la tapa de cilindros de aluminio provee una efectiva barrera contra las interferencias de radio. Las conexiones de goma en las bobinas, que se aplican en las bujías, permiten un rápido desmontaje o colocación del casete.

Colocación del sistema de encendido directo Saab SDI en la tapa de cilindros. El cartucho o casete integra a: A) Caja metálica. B) Capacitor. Aumenta el voltaje de 12 a 400 V. C) Una bobina por cilindro. Eleva la tensión de 400 V a 40.000 V.

Sensores de precisión
El sistema SDI incorpora sensores de gran precisión que registran el régimen del motor, la carga motriz y otros parámetros. Las señales son procesadas en la microcomputadora digital, y se envían las órdenes a las bobinas de encendido para producir la chispa en el momento exacto. En este sistema el punto de encendido se mantiene inalterable durante toda la vida útil del motor. El casete puede ser tocado con las manos durante el funcionamiento del motor sin riesgos de contacto eléctrico.

Gracias al corto tiempo de carga del sistema de encendido directo Saab SDI, al arrancar el motor se suministra una importante serie de chispas a las bujías (izquierda), en lugar de sólo una... (a la derecha).

La función "multichispa"
Otra original cualidad del sistema SDI es la "multichispa", que garantiza un arranque seguro de la planta motriz, incluso con las bujías húmedas, desgastadas o sucias. En cada arranque del motor, el sistema SDI se programa automáticamente para suministrar un número de 40.000 chispas -aproximadamente 50 en una fracción de segundo- a la próxima bujía en el orden de encendido.

Esta serie de chispas quema cualquier depósito interno de las bujías. Después que el motor arranque y al llegar a un régimen de 600 rpm, el SDI conmuta al encendido normal, y suministra únicamente una chispa por cilindro y ciclo de operación.
Y si el motor se niega a arrancar de inmediato por alguna razón, el sistema SDI ofrece otra característica adicional: cuando el conductor gira la llave hacia la posición inicial, la instalación de encendido suministra una enorme cantidad de chispas -unas 1.000- en todos los cilindros simultáneamente, después de lo cual el conductor puede tratar de arrancar el motor nuevamente.

Bobina de encendido especialmente concebida para el sistema directo de ignición, de diseño Beru.

Controlando el proceso de combustión
Con el SDI incluso se puede monitorear y ajustar la combustión en cada cilindro en forma continua. Esto se logra con la medición de la ionización del gas que se encuentra entre los electrodos de la bujía. De acuerdo a los resultados obtenidos, la computadora puede corregir rápidamente el avance al encendido o el suministro de combustible para evitar, por ejemplo, un fenómeno de
detonación.

Conclusión

Los sistemas de encendido directo como el descrito ocuparán, a medida que crezcan las exigencias en materia de control de contaminantes y de consumo de combustible, un lugar destacado en el proyecto de los motores de automóviles destinados al siglo XXI. Es más, sin ellos resultará imposible cumplir con las disposiciones legales, cada vez más estrictas, que regulen los niveles de emisiones y de gasto de combustible en los motores que operan de acuerdo al ciclo Otto.

Los nuevos componentes del encendido, concebidos por Beru de Alemania. La caja negra inferior es un bloque de bobinas de doble encendido para el nuevo motor Fiat Torque 1.6 litros. A la izquierda está un prototipo de bobina de encendido miniaturizada, y arriba vemos un casete de encendido para motores Mercedes-Benz.

Cambiar la fisonomía

d e l e n c e n d i d o

Con excepción de las bujías, los componentes de los sistemas de encendido más modernos presentan una fisonomía bien distinta a las piezas que hasta ahora nos eran familiares como la bobina, el distribuidor y hasta los cables de alta tensión.
Las bobinas, por ejemplo, siguen existiendo, pero ahora tienen extrañas formas, las que responden a las necesidades de las plantas motrices de última generación. Es así como tenemos que buscar "cajas negras" en el recinto motor donde se esconden los componentes del encendido. Una de ellas, en el encendido directo, está ubicada inmediatamente encima de las bujías, y en su interior, además de las bobinas, encontramos misteriosos "chips" y otros elementos informáticos miniatura, como los sensores y los microprocesadores digitales.
Las clásicas bujías de encendido todavía resisten los violentos embates de sus adversarios en potencia, como los proyectores láser, que pretenden encender la mezcla de aire y combustible con un diminuto pero enérgico impulso luminoso... Todo esto parece de ciencia ficción, pero la realidad nos dice que nos acercamos a rápidos pasos a una era en que los fabricantes apelarán a cuanto recurso tecnológico tengan a su alcance, para concebir plantas de propulsión cada vez más "limpias" y eficientes.
Los cables de alta tensión están pasando a la historia, lo mismo que el distribuidor y cualquier otro componente que acuse movimiento. Ahora todo es "estático", digital y muy preciso.