Sistema de chispa desperdiciada

Un sistema de chispa perdida es un tipo de sistema de encendido utilizado en algunos motores de combustión interna de cuatro tiempos . En un sistema de chispa perdida, las bujías se activan en pares, una en un cilindro durante su carrera de compresión y la otra en un cilindro durante su carrera de escape. La chispa adicional durante la carrera de escape no tiene efecto y, por lo tanto, se "desperdicia". Este diseño reduce a la mitad el número de componentes necesarios en un sistema de encendido típico, mientras que la chispa adicional, frente a una resistencia dieléctrica mucho menor, apenas afecta la vida útil de los componentes de encendido modernos. ^{[ 1 ]} En un motor típico, se requieren solo entre 2 y 3 kV para encender el cilindro durante su carrera de escape. La energía restante de la bobina está disponible para encender la bujía en el cilindro durante su carrera de compresión (normalmente entre 8 y 12 kV).  

Quizás la ventaja más significativa del sistema, en comparación con los sistemas de serpentín y distribuidor de una sola bobina, es que elimina el distribuidor de alta tensión . ^{[ 2 ]} Esto mejora significativamente la fiabilidad, ya que muchos problemas con un sistema convencional se deben a que el distribuidor se ve afectado por la humedad de la lluvia o la condensación, la acumulación de suciedad y la degradación de los materiales aislantes con el tiempo. Aunque los sistemas de serpentín enchufable ofrecerían más tarde esta misma ventaja, no estuvieron disponibles hasta 30 años después. Los sistemas enchufables aumentan el número de serpentines necesarios, aumentan el calor que estos serpentines deben soportar y, por lo tanto, requieren materiales más sofisticados y costosos para soportar el uso rutinario.

Los sistemas de chispa perdida siguen requiriendo una señal de sincronización del cigüeñal. En un motor convencional de cuatro tiempos, esta señal también debe tener en cuenta la fase del árbol de levas con respecto al cigüeñal, por lo que los ruptores suelen ser accionados por el árbol de levas y el distribuidor. Con la chispa perdida, se puede usar el cigüeñal, ya que el sistema se activa en ambas carreras ascendentes. Esto simplifica la configuración mecánica, puesto que no hay distribuidor y la leva del ruptor puede fijarse al cigüeñal. Aunque sigue siendo necesario un engranaje reductor de 2:1 para accionar el árbol de levas y las válvulas, la precisión de este accionamiento es ahora menos crítica (la sincronización del encendido es más importante para el rendimiento del motor que la sincronización de las válvulas): los motores siguen funcionando correctamente incluso con los accionamientos del árbol de levas desgastados y una sincronización imprecisa.

Este sistema se ha utilizado ampliamente, incluyendo motores como el MG MG6 1.8T; el motor Mitsubishi Evolution 4G63 , el motor Fiat 126 , los seis cilindros en línea de Mercedes-Benz (M104.94x, M104.98x, M104.99x); los motores Buick 3800 (LN3 y posteriores); el V-Twin de Harley-Davidson ; las motocicletas BMW refrigeradas por aire ; los motores Citroën 2CV y Mazda B ; los V10 de Chrysler ; el motor GY6 ; el Volkswagen Golf Mk3 2.8 VR6 (excepto el 2.0); los cuatro cilindros de Saturn Corporation ; los V6 5VZ-FE de Toyota ; los motores Toyota 5E-FE y Chrysler 1.8, 2.0 y 2.4 . Algunos motores Ford también lo utilizan. Muchos motores de motocicletas y motos acuáticas Honda y Kawasaki también siguen un diseño similar, para permitir que un número menor de bobinas más potentes reemplacen a un mayor número de bobinas más pequeñas en el mismo espacio limitado.

En la práctica, un motor V-6 solo necesitaría tres bobinas de encendido en lugar de seis. La bobina activa las bujías de dos cilindros simultáneamente; por ejemplo, los cilindros 1 y 4, 2 y 5, y 3 y 6 se activan a la vez. La bujía de un cilindro durante la carrera de compresión es la que genera la potencia, mientras que la bujía del otro cilindro durante la carrera de escape no produce ninguna chispa. En un sistema de encendido por chispa perdida, las bobinas pueden ser en paquete o en bobina sobre bujía (COP), con un cable de bujía conectado a cada unidad COP, que a su vez se conecta a otra bujía.

La mayoría de los motores monocilíndricos (de cuatro tiempos) utilizan el sistema de chispa perdida para aprovechar la simplicidad y fiabilidad del magneto de volante. Estos motores necesitan un volante para funcionar correctamente, y los potentes imanes generadores de corriente proporcionan el impulso necesario, a la vez que suministran energía al sistema de encendido sin necesidad de mantenimiento. Este volante, atornillado al extremo del cigüeñal, gira dos veces por cada carrera de compresión.

Además de las ventajas en cuanto a peso y mantenimiento, este sistema ofrece una ventaja en la puesta a punto. Al estar montado directamente en el extremo del cigüeñal, se evita toda la tensión que la generación de chispa ejercería sobre la cadena del árbol de levas (o cualquier otro sistema de transmisión de media velocidad de propósito especial), y prácticamente no se produce la tensión que necesariamente degrada la sincronización del encendido en sistemas que dependen de cadenas o engranajes.

A diferencia de los sistemas multicilíndricos mencionados anteriormente (que activan dos bujías simultáneamente desde una bobina de doble extremo), la bobina de este sistema solo tiene un cable de alta tensión que llega a la única bujía. El magneto del volante ofrece otras ventajas, por ejemplo, en motocicletas pequeñas, ya que se puede adaptar fácilmente para proporcionar alimentación de corriente continua para la carga de la batería prácticamente sin coste ni peso adicionales.

En condiciones modernas, este método tiene un impacto mínimo en la duración de los intervalos de servicio del vehículo y la longevidad de los componentes individuales. Los sistemas de encendido modernos no tienen platinos, que han sido reemplazados casi por completo por sistemas electrónicos. Las bobinas de encendido modernas duran más que la mayoría de los demás componentes del vehículo y las bujías modernas tienen una excelente vida útil, aunque existe una ligera diferencia entre las dos bujías en cuanto a la erosión sufrida en el electrodo central. Debido a que la chispa salta en direcciones opuestas en las bujías compañeras, un banco erosionará más el electrodo central y el banco opuesto erosionará más el electrodo de masa. Las bujías utilizadas en sistemas de chispa perdida deben tener metales preciosos, como platino y/o iridio, tanto en el electrodo central como en el de masa para aumentar el tiempo promedio del intervalo de servicio antes de que sea necesario reemplazarlas. ^{[ 3 ]}

Desde los primeros motores de gasolina se han utilizado sistemas de doble bujía , con dos bujías por cilindro. Cada juego de bujías se suministra por separado. Esto se debe a razones como la fiabilidad (especialmente como medida de seguridad en motores de aeronaves), un mejor arranque y un mejor rendimiento de la combustión al iniciar el frente de llama en puntos opuestos simultáneamente (por ejemplo, Alfa Romeo ). Estos sistemas no se consideran de chispa perdida, ya que todas las chispas se producen después de la carrera de compresión útil, en lugar de desperdiciarse en la carrera de escape.