Automovilismo - Sistema de Ignición 100 Años de Progreso

El encendido de tubo caliente en los motores Daimler de la década de 1880 tenía un mechero externo para calentar al rolo vivo un tubo metálico. Este se mantenía incandescente y prendía la mezcla de combustible de manera similar a como lo hace una bujía incandescente en un motor de dos carreras. Para arrancar, se quemaba la gasolina cruda en la bandeja debajo del mechero

El encendido totalmente electrónico en el motor V6 Buick no tiene un distribuidor mecánico. La computadora que controla el motor recibe señales de sensores en el cigüeñal, luego transmite órdenes del encendido a una de tres bobinas en el módulo. Cada bobina prende dos bujías a la vez.

Cierta mañana del mes de septiembre de 1908, Ernest Sweet, ingeniero jefe de la Cadillac Motor Car Corporation, descendió de un tren en la ciudad de Dayton, Ohio. Fue a recibirlo un ingeniero de 32 años de edad, quien trabajaba para la firma National Cash Register (NCR). Durante los cinco años en que este último ingeniero había estado trabajando con la NCR, había inventado una caja registradora de funcionamiento eléctrico que eliminaba la necesidad de darle vueltas a una manivela. También había desarrollado el OK Charge Phone, el primer sistema "automatizado" de comprobación de crédito usado en los Estados Unidos. Este dispositivo magnético, colocado en una caja registradora, permitía a un vendedor oprimir ciertas teclas de la máquina para transmitir a una oficina central la información relacionada con la compra de un cliente que tenía abierta una cuenta de crédito en la tienda. El vendedor recibía por teléfono, de inmediato, la aprobación o desaprobación pertinente desde la oficina central. Los contemporáneos de ese joven ingeniero lo consideraban un genio.

El magneto Bosch promitivo tenía imanes en forma de herradura y un inducido movido por una leva y una palanca, para de esta manera generar la corriente y producir las chispas.

Sin embargo, Sweet no habla viajado a Dayton para discutir sobre cajas registradoras. Cumpliendo órdenes de su jefe, Henry M. Leland, habla viajado para probar un auto Cadillac Roadster propiedad del joven ingeniero de la NCR. Leland había recibido una carta de este residente de la ciudad de Dayton, en la cual describía un sistema de encendido por batería para los vehículos de motor que era, según afirmaba él:
"A prueba de defectos".
En aquellos tiempos se usaba por lo general el encendido de magneto, ya que el encendido por batería no funcionaba bien. Las bujías se llenaban de carbón, los vibradores fallaban con frecuencia y las baterías a menudo se agotaban después de recorrer aproximadamente unos 805 km (500 millas). Aunque algunos fabricantes, la Duryea en el año de 1893; por ejemplo, habían probado el sistema de encendido por batería, no tardaron en volver a usar el encendido de tipo de magneto, por tener un funcionamiento mucho más confiable.

Durante las ocho siguientes horas, Sweet condujo el Cadillac a través de las colinas que rodean a la ciudad de Dayton, sometiendo el Roadster a cuanta prueba difícil conocía. Tal como le habrá asegurado el joven, el sistema de encendido funcionó a la perfección.
Como resultado de estas pruebas, Leland se encontró con el ingeniero de la NCR varias semanas después, en la sede de la Cadillac, en Detroit, a fin de entregarle personalmente un contrato para la manufactura de 8,000 de sus unidades de encendido por batería, cantidad suficiente para todos los Cadillacs que se producirían en el año de 1910. Ese joven ingeniero era Charles Franklin Kettering. Años después, su influencia dentro de la General Motors rivalizaría con la de Leland.
¿Qué había hecho Kettering para que un sistema de encendido por batería funcionara de manera tan eficiente? Para comenzar, combinó las cuatro bobinas de inducción comunes (una para cada bujía) en una sola unidad, colocándolas dentro de una caja de acero blindado, firmemente asegurada y resistente al calor. Esto eliminó el molesto problema de fallas frecuentes de las bobinas a causa de las vibraciones y del calor, y también permitía una conservación de la fuerza. De esta forma se prolongó la vida útil de las baterías.

El sistema Atwater Kent Unisparker de año 1912 contenía todas las piezas de un sistema moderno. En el mismo, un brazo "activador", cargado a resorte, era el que se encargaba de abrir los platinos

Kettering eliminó además los vibradores individuales (los que comúnmente eran llamados "tembleques"), uno para cada bobina, que completaban y rompían el circuito. Los substituyó con un solo juego maestro de platinos conectados a un condensador. El condensador apartaba el exceso de corriente de los platinos, contribuyendo así a su larga duración.
Los tembleques (resortes de acero) eran muy susceptibles a aflojarse a causa de las vibraciones. Esto obligaba a los automovilistas a efectuar ajustes frecuentes. Los dispositivos también tardaban poco en quemarse por completo como resultado de los saltos de la corriente eléctrica. El sistema de encendido de Kettering producía una chispa mucho más caliente que nunca antes, consumiendo menos corriente de la batería, cosa que contribuía a prolongar la duración de los componentes.
Gracias al jugoso contrato que Leland le entregó a Kettering, éste pudo dejar su empleo en la NCR y fundar su propia firma, ala cual le dio el nombre DELCO (las siglas de: Dayton Engineering Laboratories Company). Pero lo más importante de todo fue que este contrato lo obligó a perfeccionar lo que habría de ser el sistema de encendido de norma para automóviles, el cual se sigue usando en la actualidad, ya un mismo tiempo tuvo que desarrollar el arranque automático.
Sin embargo, cuando se presentó el Cadillac Modelo 30 en 1910 en las salas de exhibición de las agencias, los clientes descubrieron que tenía dos sistemas de encendido independientes: el Delco, del cual tanto se hablaba, y el sistema común de magneto, el cual se había instalado también como medida preventiva.
Aunque sólo transcurrieron dos años más para que las pilas secas fueran substituidas por las baterías de tipo de acumulador, todavía pasó bastante tiempo antes de que estas baterías alcanzaran una verdadera eficiencia.
Hasta el año de 1935 algunos fabricantes todavía estaban instalando magnetos en sus automóviles. Pero el final del magneto llegó conjuntamente con la desaparición del Ford Modelo T en 1927. La Ford se negaba a emplear un encendido por batería en su Modelo T, incluso después del desarrollo de baterías más confiables. Por lo tanto, todos los Modelos T salían de la fábrica con un arranque automático y una batería para un "arranque moderno", así como una manivela que ponía a funcionar el magneto en caso de que fallara el arranque automático o la batería.

En el magneto Delco de 1920, la bobina, el generador y el distribuidor estaban integrados.

Cuatro sistemas básicos
Ha habido sólo cuatro sistemas de encendido básicos para automóviles durante los últimos 100 años: el de tubo caliente, el de magneto, el de batería y el de tipo computarizado (además de algunas extrañas variaciones). Hasta el año de 1924 se empleaban sistemas que incluían pedernales de encendedores y limas móviles (algunas veces fijadas al pistón). Los motores en los cuales unas válvulas deslizantes exponían la mezcla de combustible aun piloto habían dado pruebas de ser peligrosos. Por otra parte, el tubo caliente fallaba con demasiada frecuencia.
El tubo caliente era lo que su nombre indica: un tubo metálico cerrado que se proyectaba del cilindro y que se calentaba al rojo vivo mediante una especie de mechero Bunsen. Como siempre estaba caliente, el encendido se producía al aumentar la compresión (no existía ninguna "sincronización" del encendido).

La ventaja del encendido por chispa es que no sólo se puede sincronizar, sino que la llama no se apaga cuando se maneja el vehículo con rapidez. las primeras chispas se producían mediante un diminuto generador que empleaba imanes permanentes, por lo que se le llamó magneto.
Aunque se atribuye a varios inventores la creación del encendido de magneto, a Siegfried Marcus se le concedió en 1883 una patente que amparaba un sistema de encendido para automóviles que se usó hasta aparecer el encendido por batería.
En el sistema de Marcus se usaban dos platinos instalados dentro del cilindro. Uno era estacionario y el otro era móvil. El platino estacionario estaba conectado al magneto o generador. El platino móvil se encontraba instalado en una placa de pequeño tamaño. Al moverse esta placa, hacía que los dos platinos hicieran contacto. En este momento, una varilla de empuje, externa, activada por el cigüeñal entraba en acción para romper el circuito y producir una chispa.

El magneto Bosch de alta tensión en el motor de seis cilindros rectos, de los modelos Marmon del año 1918 (al igual que en otros vehículos), se movia a impulso de una bomba de agua externa

El sistema de encendido daba buenos resultados siempre y cuando los automóviles se movieran a bajas velocidades a impulso de motores de un solo cilindro. Pero, al aparecer motores de muchos cilindros y al mejorar los caminos y carreteras, se hizo aparente la necesidad de crear un sistema de encendido capaz de producir una corriente estable de chispas. El resultado fue un sistema de salto de chispas que empleaba bobinas de inducción, tembleques y bujías.
Muchas de estas bujías tenían diseños ingeniosos, para compensar los efectos de la acumulación del carbón, cosa que se producía frecuentemente. y éstas se usaron también en los sistemas de encendido por batería.

Un tipo popular tenía una perilla en la parte superior, conectada a una varilla de metal. y se podía ajustar un entrehierro que se veía a través de una ventanilla en la sección superior de la bujía. Se decía que las acumulaciones de carbón se desprendían ajustando el entrehierro.
Otro tipo era la llamada bujía cebadora. El conductor abría una pequeña válvula en la bujía que permitía que la gasolina en un depósito goteara a través de la bujía y penetrara en el cilindro. Sin embargo. Esto podía causar problemas: si el automovilista no cerraba bien las válvulas cebadoras antes de arrancar, el motor se inundaba. Y, si el encendido se producía, el motor se transformaba en un lanzallamas.
También había una bujía con electrodos en ambos extremos. Si la bujía fallaba; se podía invertir la bujía.

Serie de bujías contra la acumulación de carbón (de izquierda a derecha) Fan Flame con electrodo rotatorio; terminal/tapa y bujía doble; bujía cebadora para verter gasolinaen los cilindros; entrehierro ajustable para quitar el carbón; y la bujía con el núcleo desmontable para hacerce limpiezas rápidas.

Este es un magneto modelo T, el cual formaba parte integral del volante de la dirección y que entraba en acción ta pronto giraba el cigüeñal.

Ha habido muchos desarrollos relacionados con el sistema del encendido y el avance de la chispa. El primer sistema de avance manual de la chispa fue presentado por la Packard en 1901. Durante años los conductores controlaban el avance de la chispa con una palanca en el volante de la dirección. La Studebaker fue la primera en usar el sistema de avance de vacío en 1930, y la Chrysler instaló la primera unidad de combinación de avance centrífugo y avance de vacío en 1931. En la década de 1980 se han usado computadoras en los automóviles que son las encargadas de controlar el avance de la chispa.

En 1961, la División Delco de la General Motors dio a conocer un sistema de encendido sin platino y sin condensadores, los que fueron substituidos por circuitos electrónicos. La Chrysler comenzó a usar un sistema similar como equipo de norma en 1972, convirtiéndose el "encendido sin platinos" en un sistema universal.
Hace dos años apareció un nuevo sistema computarizado. Este sistema, instalado por la Buick en sus motores V6 de 3 litros, elimina por completo el distribuidor mecánico. Unos sensores en el motor reaccionan al ángulo del cigüeñal ya la posición de los pistones. Esta información se transmite a la computadora de control del motor, la cual, en el momento propicio, activa a una de tres bobinas dentro de una caja de color negro. Cada bobina prende simultáneamente dos bujías, una cerca del extremo de la carrera de compresión de un pistón, encendiendo la mezcla de aire y combustible, y la otra bujía cerca del extremo de la carrera de escape del pistón opuesto, donde se dispara sin causar ningún efecto. Cada par de bujías se prende una vez en cada revolución del cigüeñal.
Es muy probable que aparezcan variaciones del sistema de encendido de la GM en todos los motores de gasolina del futuro, en substitución de los distribuidores, de igual manera que el sistema de platinos Delco substituyó al magneto.

Fuente: Revista Mecánica Popular - Volumen 38 - Junio 1985 - Número 6