SISTEMA DE IGNICIÓN Y ARRANQUE DE UN MOTOR ALTERNATIVO EQUIPO 5: CARLOS ALVAREZ CORTÉS DAVID ORTIZ ESCAMILLA EDUARDO JAVIER GUEVARA MARTÍNEZ MAGDALENA GARDUÑO AVENDAÑO DANIEL OHTOKANI LÓPEZ OSORNIO ISAAC OMAR REYES TLATELPA EDGAR BARAJAS CARNEIRO
ÍNDICE •
Introducción al Sistema de Ignición Sistema de Ignición por Batería Sistema de Ignición por Magneto Magneto de Alta y Baja Tensión Sistemas Auxiliares de Ignición Acoplamiento de Impulso Sistema Vibrador de Inducción Magnetos Función Partes Tipos de Magnetos
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Servicio e Inspección en Magnetos
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Bujías Estructura Tipos de Bujías Materiales • •
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Sistema de Arranque Evolución del Sistema de Arranque Tipos de Arrancadores • •
Introducción al Sistema de Ignición del Motor Alternativo
El propósito de este sistema es proveer de la chispa caliente al motor para detonar la combustión de la mezcla aire-combustible dentro de las paredes del cilindro del motor en el tiempo apropiado.
Sistema de Ignición por Batería
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Las baterías de los motores alternativos de uso aeronáutico, no son una gran fuente de energía, por lo que por muchos años se utilizo solo el sistema de ignición por magneto, pero, los magnetos tienen una seria caída de tención cuando el motor se encuentra a bajas RPM (revoluciones por minuto), por lo que se requería de una fuente no dependiente a las RPM´s del motor. Hoy en día las regulaciones aeronáuticas obligan a que los motores alternativos ocupen ambos sistemas de ignición como una medida de seguridad.
Diagrama eléctrico del sistema de ignición por
Sistema de Ignición por Magneto
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Como se mencionó, las baterías no son una gran fuente de energía, por lo que el sistema de ignición por magneto es considerado la principal fuente de energía eléctrica del motor. Existen dos tipos de sistemas de ignición por magneto: De alta tensión y de baja tensión. El sistema de alta tensión es por mucho el más utilizado. El sistema de baja tensión fue usado en aeronaves que volaban a gran altitud, pero ahora, la mayoría de los aviones que necesitaban este sistema son impulsado por motores de turbina.
Sistema de Magneto de Alta Tensión
Circuito magnético de un magneto.
Diagrama eléctrico primario del sistema de ignición por magneto.
Relación entre posición del magneto, flujo estático, corriente primaria, flujo resultante y voltaje secundario.
Alimentador del capacitor en le circuito primario del magneto.
Sistema de Magneto de Baja Tensión !
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El aire a grandes altitudes no es un buen aislante de la electricidad, y un alto voltaje en el distribuidor del magneto puede brincar al electrodo equivocado y causar un fallo de encendido. Esta condición se conoce como “flashover” (por su traducción: combustión súbita) y causa, perdida de potencia, ralladuras al cilindro, y calor exesivo, es por esto que se requieren de magnetos de baja tensión que es básicamente igual con la excepción de que no posee un circuito secundario.
Sistemas Auxiliares de Arranque
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Dos de los principales problemas con el sistema de ignición con magneto tienen que ver con el arranque del motor. El voltaje producido por el magneto se determina por la velocidad de rotación del mismo, cuando se empieza a arrancar el motor, el magneto gira lento, y el voltaje producido no es suficiente para encender el motor. Los magnetos tienen tiempos corregidos y la chispa solo salta en cierta posición del émbolo, cuando el motor esta arrancando, esta pronta ignición, cerca de la mezcla, hace que se queme y produce alta presión durante el movimiento lento del émbolo desacelerando su carrera. Estos dos problemas se resuelven con la ayuda de sistemas auxiliares de arranque.
Acoplamiento de Impulso
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El más popular de los sistemas para proveer una chispa caliente y retardada para encender pequeños motores de aviones es este acoplamiento. Se define como un acoplamiento tipo espiral entre el eje del magneto y la caja de engranes del motor.
A la izquierda: Magneto con un acoplamiento de impulso, el acoplamiento en el eje del magneto. A la derecha: La leva, el espiral y el cuerpo del acoplamiento.
Las dos orejas en el magneto conectan entre dos colchones de goma que sostienen en un adaptador al magneto mediante un engrane.
Forma del acoplamiento conforme el motor enciende.
Sistema Vibrador de Inducción
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Muchos de los motores alternativos modernos ocupan este sistema auxiliar, con un numero determinado de puntos de retraso a la ruptura r uptura de la corriente para proveer proveer cierto flujo de energía de alto voltaje a través de los electrodos de la bujía para arrancar el motor. El sistema más popular de este tipo es de Bendix, y es llamado la regadera o el sistema de chispa. El interruptor de ignición tiene 5 posiciones: Apagado, izquierda, derecha, ambos y una posición intrincada que es arranque.
Posición apagado.
Posición arranque.
Posición ambas.
Magnetos
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Es un generador-transformador de energía eléctrica, utilizado para hacer saltar una o mas chispas de alta tensión en un instante determinado en el interior de los cilindros, con el fin de provocar el encendido de la mezcla aire-combustible.
Funciones "
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- Transformar la energía mecánica en energía eléctrica de baja tensión Interrumpir bruscamente la corriente eléctrica primaria de baja tensión en el instante de salto de chispa, se crea una corriente de alta tensión
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Distribuir la corriente de alta tensión sucesiva y separadamente, a las bujías de encendido.
Partes Fundamentales " " " " "
El inductor El inducido Un ruptor Un distribuidor Condensador y “Pararrayos” Cables
Magnetos de Alta Tensión " "
Magnetos con imanes fijos e inducido giratorio Magnetos con imanes giratorios e inducido fijo
Magnetos de Baja Tensión
Magnetos con imanes fijos e inducido giratorio "
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El campo magnético es creado por p or un imán permanente. Entre sus polos gira el nucleo de hierro con ambos devanados sobre él. EL primero pocas espiras y el segundo con gran numero de espiras y conectado en serie a una bujía. Las grandes variaciones del flujo dan lugar en el primario a una corriente inducida alterna mientras su circuito se mantenga cerrado.
La corriente inducida alterna será: Directamente Proporcional a la variación de flujo, al número de espiras y a la velocidad de giro Inductor: Separación entre imán y el inducido son de (0.25 – 0.30) Ruptor : Interrumpir la corriente primariaen los momentos que es máxima, y deben coincidir con los momentos en que debe producirse la chispa. * Dos puntas de platino * Levas: Levas: van montadas sobre el rotor rotor giratorio giratorio,, una magneto puede llevar tantas levas como chispas c hispas por giro que sea capaz de producir. producir.
Distribuidor Repartir sucesivamente la corriente de alta tensión, a los cables que la conducen a las bujías del motor. *Condensador. Sirve para eliminar excesivo consumo de las puntas de platino, que absorbe la extracorriente extracorriente de ruptura. Así la interrupción de la corriente c orriente primaria resulta mas ser mas instantanea. Formado por laminas de estaño de o de aluminio "
Magnetos de alta tensión con imanes giratorios e inducido fijo " "
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La bobina, con sus devanados primario y secundarios permanecen fijos. Elementos en rotación: El imán inductor La leva del Ruptor La escobillas del distribuidor
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Dos chispas por vuelta, el imán inductor tiene una forma cilíndrica con un corte central. De igual forma estan constituidos por elementos como el ruptor de encendido, y los dos devanados en la armadura fija.
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A DIFERENCIA QUE: Este tipode magneto permite generar mas chispas por vuelta, ya que el iman giratorio está constituido por mas pares de polos. Cuatro chispas por vuelta En aviacion es preceptivo el empleo de magnetos de doble encendido, esto es, situando en cada cilindro dos bujías alimentadas por dos magnetos independientes.
Magneto de Baja Tensión "
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El sistema de baja tensión genera solamente bajo voltaje en la magneto transmitido a través de los distribuidores. Llega a las bobinas transformadoras situadas cerca de los cilindros, eleva la tensión a alto voltaje necesario para hacer la chispa. El cableado transmisor por tener poca longitud , elimina prácticamente los problemas de dispersión que ocurren en la altura y los fenómenos parasitarios por condiciones largas de alto voltaje.
Magneto de Alta Tensión Continental Aeronaves pequeñas
Descripción Es un típico sistema para aeronaves con motores pequeños, consiste en dos magnetos, sistema vibrador de inducción, una combinación de ignición con su interruptor de arranque y su conjunto de conexiones.
Magneto Continental DUAL
El D-2000 y D-3000 fueron diseñados para proveer una doble ignición en motores de aeronaves con un solo magneto. Dicho sistema puede desempeñarse para motores de cuatro, seis y ocho cilindros.
El sistema completo consta de un magneto-doble, un sistema de conexiones, vibrador de inducción y un interruptor de arranque. El D-3000 es idéntico al D-2000, con excepción de contar con menos cambios estructurales.
Servicio e Inspección de Magnetos
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Magnetos deben ser revisados cuidadosamente en cada inspección anual o de 100 horas. El procedimiento es, retirar la tapa de punto de interruptor y comprobar el estado de los puntos. No debe haber aceite en la carcasa del magneto y no deben existir pruebas de la quema o picaduras de los puntos. Los puntos de funcionamiento normales serán generalmente de forma lisa y plana; la superficie tendrán una apariencia gris arenado o esmerilado.
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Dos cosas que hacen que el tiempo de un magneto a la deriva son la erosión de los platinos y el desgaste del seguidor de leva. Erosión de los platinos hace que la sincronización a la deriva temprano, y el desgaste del seguidor de leva provoca que se desplace tarde. Idealmente, estas dos condiciones de desgaste deben cancelarse entre sí.
Inspección de 100 hrs. " " " " " " " " "
A. Ajuste la sincronización de motor B. Inspecciones 1. Conexiones y condiciones de cableado 2. Los orificios de ventilación (magnetos no presurizados) Apego 3. P-plomo
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4. Retard cable del interruptor disyuntor (interruptor de retardo magnetos)
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5. Inspeccione alambre duro tacómetro (unidad de tacómetro magnetos
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6. filtro Turbo se utiliza con magnetos presurizados 7. boquilla de entrada (magnetos presurizados)
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8. El orificio de ventilación (magnetos presurizados)
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Inspección de 500 hrs.
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UNIDAD DIRECTO MAGNETOS A. Limpieza B. Bola de montaje teniendo C. Rotor D. Coil Puntos E. Contacto F. condensador Bloque Distribuidor G. Cepillo H. Carbono I. Lubricación
Inspección de 500 hrs. "
IMPULSO ACOPLADO
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A. Limpieza
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B. Bola de montaje teniendo
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C. Rotor
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Acoplamiento D. Impulso
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E. Coil
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F. Los puntos de contacto
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G. condensador
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Bloque Distribuidor H.
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I. cepillo de carbón
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RETARD BREAKER
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A. Limpieza
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B. Bola de montaje teniendo
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C. Acoplamiento del Rotor
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D. Impulso
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E. Coil
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F. Puntos de contacto primarios
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G. Retard puntos de contacto interruptor
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H. Condensador
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Bloque Distribuidor I.
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Cepillo J. Carbono
Inspección adicional de 500 horas. "
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PROCEDIMIENTOS PARA PRESURIZADOS MAGNETOS Boquilla A. entrada, salida de orificio y el filtro de turbo B. Inspeccione el interior de la magneto para encontrar contaminantes en el turbocompresor C. Marco junta y la junta de tornillo D. Arnés tapa de junta tórica La prueba de presión E.
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UNIDAD TACHOMETER MAGNETOS SOLAMENTE A. Limpieza B. Bola de montaje teniendo C. Acoplamiento del Rotor D. Impulso E. Coil F. Puntos de contacto Primarios Puntos de unidad G. Tacómetro H. condensador Bloque Distribuidor I.
Control Operativo "
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A. Antes de vuelo o después del mantenimiento rutinario observar: El funcionamiento del motor mientras se ejecuta en ambos magnetos, la condicion de encendido izquierdo o magneto derecho individual y en ambos encendidos Los magnetos deben demostrar el funcionamiento normal El motor debe funcionar dentro de los parámetros esbozado en operación según el manual del fabricante. NO VOLAR aeronave si los MAGNETOS NO ESTAN funcionando normalmente.
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B. Post vuelo. El chequeo operacional debe ser realizada después de cada vuelo. Observe la operación del motor, mientras se ejecuta encendido en dos magnetos y de izquierda o hacia la derecha de forma individual. Ambos magnetos deben demostrar el funcionamiento normal y el motor debe operar dentro de los parámetros descritos en el manual de instrucciones del fabricante. NO VOLAR la aeronave SI LOS MAGNETOS no están funcionando NORMALMENTE.
5.30. Un conjunto de punto de interruptor pivotless.
Revisión del Magneto "
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Magnetos normalmente no han especificado el tiempo entre revisiones, pero la práctica estándar de operación es revisar todos los accesorios cada vez que el motor está revisado. El número de herramientas especiales y equipos de prueba elaborada requerido, y de la responsabilidad incurrida si alguno de los boletines de servicio del fabricante se debe perder, lo convierten en un procedimiento normal para la mayor reforma magneto que ser hecho por las tiendas que están completamente equipadas y experiencia en este trabajo.
Nota: " " " " " " " " " " "
NUMERACIÓN DEL MAGNETO. Magnetos de producción actuales tienen cuatro dígitos en la parte número y un sufijo opcional. Los dos primeros dígitos indican las series: 43xx - Serie 4300 para los motores de cuatro cilindros 63xx - Serie 6300 para los motores de seis cilindros Los dos últimos números indican el número de modelo. Ejemplo: 4371 - 4300 de la serie de cuatro cilindros, modelo número 71 6310 - 6300 de la serie de seis cilindros, modelo número 10
5.31. Extremo de la bujía de un cable de encendido con un terminal recta. Este terminal es para una bujía 3 / 4-20 de todo tiempo.
5.32. Extremo del enchufe de un cable de encendido con un terminal en ángulo.
5.33. Extremo de la bujía de un cable de encendido con una inclinación de terminal directamente para permitir la entrada directamente en la bujía. La curva en el plomo es compatible con una abrazadera.
MAGNETO CHEQUE EN MOTOR RUN-UP "
Se requiere que los motores de los aviones deben tener dos sistemas de encendido. El factor de seguridad de dos sistemas es muy importante, pero la eficiencia de funcionamiento del motor también y si se mejora mediante la ignición de la mezcla dentro del cilindro en dos ubicaciones, por lo general uno frente al otro. Encendiendo así la mezcla de combustible y aire; de esta manera asegura la combustión más completa y permite al motor para desarrollar la máxima potencia.
Arnés de Ignición
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El arnés de ignición es una parte vital de un sistema de encendido de aeronaves. Pues debe llevar la alta tensión, desde el distribuidor a la bujía, y debe ser protegido de manera que la radiación electromagnética no provoque interferencias en el equipo. Toda la energía electromagnética irradiada por el conductor central es interceptado por el blindaje y
5.34 Este probador arnés de encendido muestra cuando un cable de encendido tiene una fuga excesiva de corriente de alto voltaje.
5.35. Conexión de los cables de encendido entre distribuidores magneto y bujías en un típico motor de seis cilindros horizontalmente opuestos. ORDEN DE ENCENDIDO 1-4-5-2-3-6
Distribuidor izquierdo
Bujía
Distribuidor derecho Bujía
1 2 3 4 5 6
1-T 4-B 5-T 2-B 3-T 6-B
1 2 3 4 5 6
1-B 4-T 5-B 2-T 3-B 6-T
Bujías
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Como sabemos en los motores de combustión interna se requiere de una chispa que avive la mezcla comprimida en la cámara de combustión. Bujías en un motor de avión parecen ser tan simple que rara vez son apreciadas por su verdadera importancia.
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Su única función es conducir el alto voltaje a un contacto aislado dentro de la cámara de combustión y proporcionar una chispa en un espacio a través del cual puede fluir la corriente. Esta corriente produce la chispa que enciende la mezcla aire-combustible.
Estructura de una bujía de encendido
1.- Dos capas de protección contra la corrosión. Niquelado y pintura epoxi de alta temperatura. 2.-Sello del vidrio que proporciona retención positiva del alambre central y evita la fuga de gas. 3.- Hilos plateados evita el agarrotamiento. 4.- Electrodos de aleación de Níquel ofrecen una excelente resistencia a la chispa y la erosión de calor. 5.- Despedido en sello supresor evita resistencia de desgaste de drenaje de tensión para la vida enchufe prolongado. 6.- Núcleo de cobre asegura la transferencia de calor eficiente y conductividad eléctrica máxima 7.- Aislante de cerámica tiene excelentes propiedades
BUJÍA DE PORCELANA "
Estas bujías son de poca utilización en aeronáutica pues se agrietan cambios dé temperatura bruscos. Tampoco poseen una gran resis "tencia a golpes que pueden ocasionar fallas en el encendido por cortos debido a su fisuramiento o rotura.
LA BUJÍA TIPO MICA "
Por la seguridad que ofrecieron se utilizó y difundió más la bujía tipo mica de una gran resistencia mecánica y notable adaptación a cambio rápidos de temperatura.
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Las bujías de aviación se clasifican según el diámetro métrico de la rosca de la cáscara que se atornilla en la culata. Hay dos tamaños de bujías utilizadas en motores de avión: de 14 milímetros y los 18 milímetros.
Electrodos "
Los electrodos de una bujía son la razón de su existencia. Son su componente más importante y están diseñados para cumplir los siguientes requisitos deben permitir que la chispa salte a la menor tensión posible. La chispa debe ser lo suficientemente intensa (tiene suficiente energía) para encender la mezcla de aire combustible.
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Enchufes de chispa de avión de electrodo más masivos tienen dos, tres, o cuatro de aleación níquel , dispuestos alrededor del electrodo de centro lagunas de la forma de la chispa saltar a tierra.
Mantenimiento de Bujías
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El Mantenimiento de la bujía es una de las tareas de mantenimiento en la que se utiliza más tiempo, la aparentemente sencilla tarea de extracción, limpieza, separaciones y reemplazar las bujías frecuentemente causa merecida atención.
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Dos elementos básicos de mantenimiento de la bujía son quitar los contaminantes de los electrodos y restaurar el espacio a la dimensión especificada por el fabricante de la bujía.
Retiro "
Enchufes de chispa están diseñados y construidos para soportar una enorme cantidad de maltratos en el motor, pero son realmente muy delicados y pueden dañarse irremediablemente por descuidos durante el mantenimiento rutinario
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Sostenga el cable con una mano y afloje la tuerca del terminal con la otra. Cuando está floja la tuerca terminal, desatornille la tuerca completamente y tire de la recta terminal fuera de la cavidad.
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Se debe utilizar la llave con respecto al tamaño de la bujía si es de 14 o de 18 mm y se debe acoplar perfectamente a la bujía.
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Al Quitar las bujías las colocaremos en una bandeja. Esto será muy importante porque las bujías indica las condiciones de funcionamiento en los cilindros y es esencial para poder identificar el cilindro.
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El espacio será un poco amplio, pero los electrodos no muestra un desgaste excesivo. La bujía se debe reemplazar cuando los electrodos se han usado a una mitad de su dimensión original. Electrodos que muestran desgaste severo podrían indicar un funcionamiento anormal del motor.
Limpieza "
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Enchufes de chispa se debe limpiar de dos maneras: debe estar bien desengrasadas, y todos los contaminantes deben ser removidos de la cavidad de cocción final. Limpiar la cavidad terminal con un algodón o hisopo impregnado de acetona o MEK de fieltro. Si hay manchas de carbono dentro del barril que no se quitan por el disolvente
Espaciador "
Uno de lo más importantes para el mantenimiento de la bujía es establecer el espacio. Algunas herramientas especiales facilitan el trabajo y evitar daños en los enchufes de chispa.
Tungsteno Y Alumina "
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Es sumamente resistente, teniendo el punto de fusión más alto de todos los metales, así como también la mayor resistencia en tensión de rotura y una gran resistencia a la corrosión. La alumina es un material cerámico muy versátil, sus propiedades la hacen especialmente apta para aplicaciones en donde la temperatura es un factor critico
Materiales " "
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Los principales materiales para la fabricación de bujías son: Iridium: Un muy duro y quebradizo altamente resistente a la corrosión, blanquecino amarillo, elemento químico. Porcelana: blanco material duro, translúcido de cerámica se utiliza como aislante en algunos bujías aviones temprano. Cerámica: Cualquiera de varias duro, frágil, resistente al calor, materiales no corrosivos.
Sistema de Arranque
¿Qué es el Sistema de Arranque? El sistema de Arranque es el encargado de proporcionar los primeros giros al motor para que encienda.
Evolución de los Sistemas de Arranque de un Motor Alternativo ¿Alguno de ustedes conoce como se arrancaban los primeros motores alternativos?
HAND- PROPING
Los primeros aviones con motor alternativo eran arrancados haciendo girar la hélice hasta que dentro de los cilindros comenzara la combustión . Para arrancar manualmente un motor se requerían 2 personas una en la hélice y otra en la cabina, antes de arrancarlo manualmente se debería asegurar que los cilindros no tuvieran fugas de aceite, ya que sucediera tal caso el motor no se encendería. Una vez que se verifica que no hubiese ninguna fuga de aceite se procede a darle un primer impulso a la hélice para inyectar, el combustible a las tuberías que alimentan a los inyectores teniendo el switch apagado. Se debe asegurar que las llantas del avión tengan sus calzas para evitar que este avance. Ya que todo esta listo y en orden, la persona en la hélice gritaba “contact”, la persona en cabina respondía de igual forma “contact” y entonces el switch se colocaba en la posición de encendido. Se giraba la hélice bruscamente en cuanto uno de los cilindros estuviera en la fase de compresión para producir la combustión y lograr que el motor encienda. Este modo de arranque es peligroso incorrecto, y se daba el caso que para motores grandes y con mayor relación de compresión se necesitaba de 2 o 3 personas en la hélice.
Gasolina o Ether
Otros motores eran encendidos por arrancadores, los que consistían en inyectar gasolina o ether a uno de los cilindros el cual estuviere justo antes de su posición de carrera de potencia en donde el magneto produzca una chispa caliente que fuera capaz de encender la mezcla aire-combustible y así el cigüeñal comience a girar.
Aire Comprimido
Este método de arranque consiste en descargar aire comprimido a través de un distribuidor de válvulas, el aire es inyectado dentro de los cilindros y solamente en los émbolos que hayan pasado por el PMS en la carrera de potencia. El aire comprimido recoge un poco de combustible y lo rocía dentro del cilindro produciéndose así una mezcla rica para arrancar el motor.
Cartucho de Ignición ¿Creen que estos motores tuviesen muy buena lubricación con este sistema de Arranque?
Este sistema de arranque fue utilizado durante la segunda guerra mundial el cual consistía en un cartucho similar al de un arma que arrancaba el motor por medio de explosión del cartucho provocando que los émbolos se desplazaran bruscamente que asimismo estos generaban un enorme torque que encendían el motor con altas revoluciones.
Arrancadores de Inercia
Este tipo de arrancador se controlaba por 2 posiciones: 1) Posición de energización 2) Posición de embrague 1- Un pequeño volante de inercia se hace girar a su máxima velocidad en cuanto alcance su máxima velocidad, se cambia la a embrague haciendo mover al cigüeñal del motor, impulsándolo para que este arranque. Tan pronto como el motor arranque este se desembraga y si el motor no encendió se vuelve a repetir la operación.
Arrancadores Eléctricos
Los Arrancadores usados desde la segunda guerra mundial y que ahora son los más populares son los arrancadores eléctricos de arranque directo. Este arrancador consiste fundamentalmente de: - Motor eléctrico - Reducción de engranes (transmisión) - Mecanismo automático de embrague Cuando el motor se enciende por completo el arrancador automáticamente se desembraga y si el motor se detiene o se apaga el arrancador vuelve a embragarse al motor para encenderlo. Los tipos de arrancadores mas usados para aeronaves ligeras y con motores medianos son la serie de motor eléctrico con el mecanismo de embrague como los Bendix Drive.
Arrancadores más comunes •
Arrancador con Embrague
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Arrancador Bendix
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Arrancador con Adaptador en Ángulo Recto
Arrancadores con embrague de sobre revolucionado (Overrunning Clutch) " " "
Embrague de sobre revolucionado Palanca Piñón
Principio de Operación
Arrancadores con accionamiento Bendix (Bendix Drive) "
Dispositivo electromecánico diseñado originalmente por esa compañía, que sirve para introducir y retirar rápidamente un engrane que transmite el movimiento del motor eléctrico de arranque al volante del motor mecánico, facilitando el arranque.
Arrancador con un adaptador de accionamiento de ángulo recto
Conclusión Se concluye que el sistema de ignición depende del sistema de arranque y viceversa.
