Bobina de Encendido HEI (Automóviles)

Figura : Construcción de bobinas convencionales y HEI. (Cortesía de General Motors Corp.)

• Aislación de vidrio ( Glass insulation )
• Capuchón de la bobina ( Coil cap )
• Carcasa de la bobina ( Coil case )
• Espacio de aire ( Air gap )
• Hierro ( Iron )
• Laminación ( Lamination )
• Terminales primarios ( Primary terminals )
• Terminal secundario ( Secondary terminal )
• Devanado primario ( Primary winding )
• Devanado secundario ( Secondary winding )

La bobina de encendido HEI está diseñada para ofrecer una baja resistencia en el devanado primario, lo que permite una respuesta más rápida y eficiente. A diferencia de las bobinas convencionales llenas de aceite, la HEI utiliza un compuesto epóxico que protege contra la humedad y arcos internos. Además, la disposición de sus devanados difiere: el devanado secundario se enrolla sobre el primario, y ambos se colocan sobre el núcleo de hierro, lo que mejora el aislamiento y el rendimiento.

Una de las ventajas del diseño HEI es la menor inductancia del devanado primario, lo que reduce el tiempo de saturación magnética y permite obtener una mayor tensión secundaria. Esto genera una chispa más duradera y potente que en los sistemas convencionales, especialmente a altas velocidades del motor.

El sistema HEI fue desarrollado como un conjunto integrado que reúne distribuidor, módulo electrónico, captador magnético y bobina, protegiendo los componentes y reduciendo las conexiones eléctricas. Existen también versiones con bobina externa para motores en línea que requieren más espacio. En conjunto, la bobina HEI contribuye a un encendido más fiable, eficiente y adecuado para las exigencias modernas de rendimiento y emisiones.

Distribuidor HEI (Encendido de Alta Energía en el automóvil)

Figura : El núcleo temporizador (timer core) es una pieza metálica (ferromagnética) que gira dentro del distribuidor y actúa en conjunto con la pieza polar (pole piece) para generar pulsos eléctricos mediante la variación del campo magnético en la bobina captadora (pickup coil).

Cada diente del núcleo temporizador representa un evento de encendido correspondiente a un cilindro del motor.

Figura : Conexión de Bobina Externa en Sistema HEI

• Bobina de encendido ( Ignition coil )
• Conector de 4 terminales ( 4-terminal connector )
• Ganchos de retención ( Latch )
• Retención (2 unidades) ( Latch (2) )
• Terminal B positivo ( B+ terminal )
• Terminal C ( C– terminal )
• Terminales del conector de bobina de encendido ( Ignition coil connector terminals )

El esquema presenta dos configuraciones clave que corresponden a una bobina de encendido HEI montada externamente y su conexión al distribuidor.

• Es una bobina montada remotamente, utilizada cuando no hay espacio sobre la tapa del distribuidor, como en motores en línea.
• Está sujeta a una base metálica con orificios que permiten fijarla al chasis o block del motor.
• Reemplaza a la bobina integrada en algunos modelos HEI.
• Los dos terminales en la parte inferior permiten su conexión eléctrica al distribuidor.

• Tapa del distribuidor: Contiene salidas para los cables de bujías.
• 4-terminal connector (Conector de 4 terminales): Transporta señales de control y alimentación al módulo HEI.
• Ignition coil connector terminals (Terminales del conector de bobina): Permiten la conexión directa con la bobina externa.
• Terminal B+: Suministra voltaje positivo desde la batería.
• Terminal C: Transporta la señal de control desde el módulo de encendido o ECU.
• Ganchos de retención (Latches): Aseguran firmemente los conectores, evitando desconexiones por vibraciones del motor.

Este tipo de configuración es ideal para:

• Motores con espacio limitado sobre el distribuidor.
• Sistemas HEI que requieren bobinas de mayor capacidad.
• Conversiones de encendido en vehículos clásicos, donde se busca mejorar el rendimiento y la fiabilidad del sistema.

Existen dos modelos básicos de distribuidor HEI. El primero tiene una bobina de encendido montada dentro de la tapa del distribuidor. Este modelo se encuentra en todos los motores V-8 y V-6. El distribuidor V-6 se diferencia en varios aspectos del V-8. Por ejemplo, el conjunto de tapa del distribuidor V-6 tiene dos terminales de cables secundarios menos, y los seis insertos de electrodos están espaciados de forma desigual y tienen contactos extendidos en el interior del conjunto. Estas características son necesarias para cumplir con la secuencia de encendido única del motor V-6, que alterna a 45 grados y 75 grados.

También es necesario, en el interior del distribuidor, un núcleo temporizador y una pieza polar diferentes (ver Figuras ). El distribuidor V-6 tiene tres dientes equidistantes en el núcleo temporizador y seis dientes distribuidos alternadamente a 45 y 75 grados en la pieza polar. (Recordar que el V-8 tiene una pieza polar y un núcleo temporizador con la misma cantidad de dientes distribuidos uniformemente).

El segundo tipo de distribuidor HEI utiliza una bobina montada externamente, similar en apariencia a la que se utiliza con la bobina integrada (ver Figuras). Como la bobina de encendido está fuera del conjunto de la tapa del distribuidor, estas unidades son ligeramente más cortas que las de los modelos V-6 y V-8. Además, los modelos externos requieren algunos cables adicionales para conectar la bobina al distribuidor.

Dentro de estos distribuidores, la cantidad de dientes en la pieza polar y el núcleo temporizador refleja el número de cilindros del motor en el que se está utilizando la unidad. Por lo tanto, un motor de cuatro cilindros tiene cuatro dientes en la pieza polar y el núcleo temporizador, y un motor de seis cilindros tiene seis en cada uno. En ambos casos, los dientes están distribuidos uniformemente alrededor del núcleo temporizador y la pieza polar.

Ensamblaje de la Tapa del Distribuidor HEI

Figura : Tapa de distribuidor

• Bobina de encendido ( Ignition coil )
• Capuchón de la bobina ( Coil cover )
• Resorte ( Spring )
• Tapa del distribuidor ( Distributor cap )

La imagen muestra un ensamblaje típico de la tapa del distribuidor (distributor cap assembly) en un sistema de encendido HEI (High Energy Ignition). Este tipo de diseño fue característico en motores GM y otros vehículos de la época. A continuación, se describen los componentes principales y su función:

• Coil Cover (Capuchón de la bobina): Es una cubierta plástica protectora que encierra la bobina de encendido. Protege los terminales eléctricos y el conjunto de la bobina del polvo, humedad y contaminantes.
• Ignition Coil (Bobina de encendido): Se encuentra montada directamente sobre la tapa del distribuidor en sistemas HEI integrados. Transforma la baja tensión del sistema eléctrico del vehículo (12V) en alta tensión (hasta 35.000V) para generar la chispa en las bujías.
• Distributor Cap (Tapa del distribuidor): Aloja los terminales de salida hacia las bujías. Distribuye la alta tensión de la bobina al cilindro correspondiente, mediante el rotor interno que gira sincronizado con el árbol de levas.
• Spring (Resorte): Este pequeño resorte asegura el contacto constante entre la bobina de encendido y el terminal central del rotor. Su función es mantener la continuidad eléctrica en el punto de conexión crítica dentro del sistema.

Figura : La imagen muestra una comparación entre dos tapas de distribuidor vistas desde arriba y en corte transversal, correspondientes a:

• Izquierda: una tapa de distribuidor convencional
• Derecha: una tapa de distribuidor HEI (High Energy Ignition)

• Diseño más compacto y de menor diámetro.
• Espacio reducido entre los terminales de alta tensión.
• Incluye el contacto central donde el rotor transfiere la alta tensión a los terminales de bujías.
• Mayor vulnerabilidad a saltos de arco de alta tensión entre terminales o hacia masa.

• Diseño más grande con mayor separación entre terminales.
• Contiene una cubierta moldeada que alberga el módulo de encendido y el conector eléctrico.
• Diseño optimizado para tensiones más altas (hasta 35.000 V).
• Uso de materiales aislantes modernos (poliéster termoplástico reforzado con vidrio) que previenen el rastreo de carbono y arcos eléctricos.

La diferencia de diseño refleja cómo el sistema HEI no solo mejora la generación de chispa, sino que también requiere mejor aislamiento y diseño eléctrico en componentes como la tapa del distribuidor, lo cual se traduce en mayor confiabilidad, menor mantenimiento y mejor desempeño a altas revoluciones por minuto.

Este conjunto asegura una transmisión eficiente y ordenada de la alta tensión desde la bobina hasta cada bujía del motor. La integración de la bobina en la misma tapa del distribuidor reduce la longitud del cableado de alta tensión, mejora la fiabilidad y simplifica el mantenimiento.

El conjunto de la tapa del distribuidor del modelo integral está compuesto por la tapa, la bobina y la cubierta de la bobina La propia tapa tiene los postes de conexión para los cables de encendido y de las bujías, junto con el conector del conjunto de la carcasa inferior.

La bobina se apoya sobre un sello en la tapa. Un resorte, que pasa por un orificio en el sello, conecta el terminal secundario de alta tensión de la bobina con el contacto del rotor en la tapa. La cubierta protege la bobina de encendido contra la humedad y el polvo.

La tapa del distribuidor HEI es más grande que la unidad convencional . Esto se debe al mayor espacio requerido entre los insertos de electrodos, para evitar el salto de arco de alta tensión entre terminales adyacentes y a masa a través de la carcasa del distribuidor.

El mayor voltaje de salida del sistema HEI exige el uso de nuevos materiales aislantes para la tapa y el rotor, con el fin de prevenir el rastreo de carbono y los arcos eléctricos. El material empleado es un poliéster termoplástico reforzado con vidrio, moldeado por inyección, que proporciona las propiedades dieléctricas y de aislamiento necesarias.

Además, la tapa del distribuidor HEI utiliza nuevos terminales de alta tensión, similares a los terminales de bujías. Estas unidades permiten una conexión más fácil y mejor sellado para los cables de las bujías. También se emplean trabas para asegurar una correcta conexión de los cables a la tapa, evitando que se aflojen o se muevan, lo cual podría comprometer la protección contra la humedad en el punto de conexión.