En un motor de combustión interna, el término ignición hace referencia al momento preciso en el que se inicia la combustión de la mezcla aire-combustible dentro de la cámara del cilindro. Este evento, aunque aparentemente simple, es uno de los más críticos en todo el ciclo de funcionamiento del motor, ya que condiciona el desarrollo de presión dentro del cilindro, la eficiencia energética, el rendimiento, la respuesta del motor y, en última instancia, su durabilidad.
La ignición puede producirse de dos formas principales, dependiendo del tipo de motor. En los motores de encendido provocado, como los que funcionan con gasolina, una chispa generada por una bujía desencadena la combustión. En los motores de encendido por compresión, típicos de los sistemas diésel, la mezcla se autoenciende como consecuencia del aumento de presión y temperatura generado durante la fase de compresión. A pesar de estas diferencias fundamentales, ambos tipos de ignición están sujetos a las mismas variables físicas: presión, temperatura, tiempo y calidad de la mezcla.
Encendido en motores de gasolina
En los motores que utilizan gasolina, la ignición controlada se produce mediante un sistema de encendido, cuyo componente principal es la bujía, encargada de emitir un arco eléctrico en el momento adecuado para inflamar la mezcla comprimida. La energía para generar esa chispa es proporcionada por una bobina de encendido, que eleva la tensión eléctrica desde la batería o el alternador hasta alcanzar valores superiores a los 20.000 o incluso 40.000 voltios, necesarios para vencer la resistencia del aire comprimido.
La sincronización del encendido es esencial. El punto en el que se genera la chispa, conocido como avance de encendido, se establece normalmente antes del punto muerto superior del pistón durante la fase de compresión, ya que la combustión no es instantánea y requiere un tiempo de propagación de la llama. Si la chispa se genera demasiado pronto, puede producir detonación o golpeteo del motor, mientras que si se produce demasiado tarde, la combustión ocurre cuando el pistón ya se está alejando del PMS, desperdiciando presión y reduciendo la eficiencia.
Los motores modernos controlan este avance de forma dinámica, utilizando sensores de detonación, temperatura, carga y revoluciones, que alimentan a la unidad de control del motor (ECU). Este sistema puede modificar el momento exacto de ignición en tiempo real para maximizar la potencia, reducir emisiones y evitar daños por preignición.
Autoignición en motores diésel
En los motores diésel, el principio de funcionamiento es distinto. No existe una chispa externa, sino que el combustible se inyecta al final de la fase de compresión, cuando la temperatura del aire en el cilindro ha alcanzado un valor suficiente como para provocar la autoignición del gasoil. Este fenómeno depende de varios factores, entre ellos la relación de compresión del motor, la temperatura ambiente, la calidad del combustible y el diseño de la cámara de combustión.
La ignición espontánea del diésel implica que la inyección debe ser extremadamente precisa tanto en cantidad como en tiempo. Si el combustible se inyecta demasiado pronto, puede encenderse de forma irregular, generando ruidos y vibraciones conocidas como «nocking» diésel. Por el contrario, una inyección demasiado tardía reduce la potencia y puede provocar emisiones incompletas.
El control del momento de ignición en motores diésel modernos se realiza mediante sistemas de inyección electrónica de alta presión, como el common rail, que permiten múltiples inyecciones por ciclo, mejorando la distribución del combustible dentro de la cámara y reduciendo el retraso de encendido, también conocido como delay de ignición. Este control avanzado permite una combustión más suave y eficiente, cumpliendo con normativas de emisiones cada vez más exigentes.
Dinámica de la combustión y propagación de la llama
Una vez que la ignición ha comenzado, el frente de llama se propaga por toda la mezcla dentro de la cámara de combustión. Esta propagación no es uniforme ni instantánea, sino que depende del diseño de la cámara, la turbulencia generada por el movimiento del pistón, la forma del pistón, la relación aire-combustible y la energía de la chispa inicial. Un frente de llama bien distribuido asegura una combustión completa, mientras que una propagación irregular puede dejar zonas sin quemar o generar puntos calientes que desencadenen fenómenos no deseados como la preignición.
En los motores con encendido por chispa, el patrón de la llama está muy influenciado por el tipo de bujía y su posición dentro de la cámara. En los diseños más modernos, se busca una ubicación centralizada de la bujía para reducir la distancia de propagación de la llama y disminuir el tiempo total de combustión. También se incorporan tecnologías como doble chispa (twin spark) o encendido de múltiples etapas para mejorar aún más la eficiencia y la homogeneidad de la ignición.
Problemas relacionados con la ignición
Un sistema de ignición defectuoso puede generar una gran variedad de síntomas y consecuencias. En los motores de gasolina, fallos en la bobina, bujías desgastadas o cables de encendido dañados pueden provocar falla de cilindro, aumento en el consumo, emisiones elevadas y pérdida de potencia. En los motores diésel, problemas con el sistema de inyección o compresión insuficiente pueden derivar en arranques difíciles, humo blanco, vibraciones y aumento de la carga térmica sobre el motor.
En ambos casos, la ignición retardada o ausente produce una combustión incompleta, que no solo reduce la eficiencia, sino que también contamina el aceite del motor, genera depósitos de carbón y acorta la vida útil de componentes como los inyectores, catalizadores y filtros de partículas.
Por ello, el diagnóstico y mantenimiento del sistema de ignición es clave para garantizar la integridad operativa del motor. Las herramientas de diagnóstico moderno permiten monitorear los tiempos de encendido, la calidad de la chispa y el comportamiento del frente de llama en tiempo real, lo cual es especialmente útil en motores con gestión electrónica avanzada.
Conclusión
La ignición es el punto de partida de la combustión interna, el momento en que la energía química del combustible comienza su transformación en energía mecánica. Su control preciso, tanto en tiempo como en calidad, es esencial para garantizar un funcionamiento eficiente, limpio y duradero del motor.
Para el ingeniero mecánico automotriz, la ignición representa mucho más que un evento dentro del ciclo de trabajo. Es una interacción compleja entre mecánica, electrónica, termodinámica y química. Comprenderla en profundidad permite diseñar mejores sistemas de encendido, diagnosticar con precisión fallas operativas y optimizar el rendimiento del motor en función de las condiciones reales de uso.
