ES2223020T3 - Bujia de encendido de un motor de combustion interna. - Google Patents
Bujia de encendido de un motor de combustion interna.Info
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Abstract
Bujía de encendido de un motor de combustión interna, especialmente para el empleo en motores de gas Otto, con un cuerpo aislante, un electrodo central de base, al menos un electrodo de masa y al menos una cámara de turbulencia, estando rodeados los electrodos de la bujía de encendido por una pared de la cámara de turbulencia, especialmente en forma de envolvente cilíndrica, caracterizada porque al menos un dispositivo porta- electrodos de masa (8) con varios electrodos de masa (9) preferentemente laminares, dirigidos hacia dentro, o varios porta-electrodos de masa (6) con electrodos de masa (9), preferentemente laminares, dirigidos hacia dentro, respectivamente, está(n) dispuesto(n) en la pared (13) de la cámara de turbulencia (3).
Description
Bujía de encendido de un motor de combustión
interna.
La presente invención se refiere a una bujía de
encendido de un motor de combustión interna, especialmente para el
empleo en motores de gas Otto, con un cuerpo aislante, un electrodo
central de base, al menos un electrodo de masa y al menos una cámara
de turbulencia, estando rodeados los electrodos de la bujía de
encendido por una pared de la cámara de turbulencia, especialmente
en forma de envolvente cilíndrica. Además, la invención se refiere a
un procedimiento para la fabricación de una bujía de encendido.
En las bujías de encendido disponibles
actualmente para motores de gas de la industria se trata muchas
veces de productos, que han sido derivados a partir de la industria
del automóvil y han sido adaptados a través de mejoras
correspondientes para la aplicación preferida en motores de gas de
la industria. Estas bujías presentan, en general, un electrodo
central cilíndrico, que está provisto con una espiga de metal noble.
En los electrodos de masa se emplean tanto las variantes con
electrodo de gancho como también con dos a cuatro linguetes de
electrodos instalados lateralmente. Los electrodos de gancho pueden
estar provistos igualmente con una plaquita de metal noble. Tales
bujías de encendido se conocen, por ejemplo, a partir de los
documentos EP 0 834 973 A2, EP 0 859 436 A1, EL 1 049 222 A1, DE 196
41 856 A1 así como WO 95/25372. El inconveniente de estas bujías de
encendido consiste, entre otros, esencialmente en que las relaciones
de la circulación en la zona del lugar del encendido dependen
totalmente de las relaciones de la circulación en la cámara de
combustión del cilindro respectivo. Así, por ejemplo, se puede
producir la extinción de la chispa de encendido, cuando las
velocidades de la circulación de la mezcla de gas y aire son
demasiado grandes.
Para eliminar este inconveniente, se conoce ya a
partir de las publicaciones US 5.554.908 A, US 2.776.394 A y FR
2.131.938 A según el preámbulo de la reivindicación 1, rodear los
electrodos de la bujía de encendido con una cámara de turbulencia de
forma cilíndrica. Sin embargo, el dispositivo mostrado en el
documento US 5.554.908 A tiene, entre otros, el inconveniente, de
que no están previstos electrodos de masa definidos y las chapas de
encendido se propagan entre los electrodos centrales y un punto
discrecional en la cámara de turbulencia que funciona como electrodo
de masa. En las bujías de encendido mostradas en las publicaciones
US 2.776.394 A y FR 2.121.938 A existe el inconveniente de que
solamente están previstos uno o dos electrodos de masa laminares
pequeños, que presentan tiempos de actividad relativamente cortos y
se vuelven inútiles rápidamente debido a desgaste o
contaminación.
Por lo tanto, el cometido de la presente
invención es crear una bujía de encendido con una cámara de
turbulencia así como un procedimiento para su fabricación, en los
que se eliminan los inconvenientes descritos del estado de la
técnica.
Esto se consigue según la invención porque al
menos un dispositivo porta-electrodos de masa con
varios electrodos de masa preferentemente laminares, dirigidos hacia
dentro, o varios porta-electrodos de masa con
electrodos de masa, preferentemente laminares, dirigidos hacia
dentro, respectivamente, está(n) dispuesto(s) en la pared de
la cámara de turbulencia.
A través del cercado de la zona de los electrodos
por medio de cámaras de turbulencia se pueden conseguir condiciones
de circulación y condiciones de turbulencia, controladas en la zona
de encendido, de la mezcla de combustible y aire. De esta manera, se
asegura que en el lugar de encendido exista una velocidad de
circulación y turbulencia, óptimas para el encendido y para el
desarrollo del encendido de la mezcla de combustible y aire. Esto
conduce a una combustión optimizada y rápida de la mezcla de
combustible y aire en la cámara de combustión del cilindro y, por lo
tanto, a un rendimiento óptimo y no contaminante de la energía del
motor de combustión interna. Según la invención, a través de la
disposición de un dispositivo porta-electrodos de
masa o de varios porta-electrodos de masa en la
cámara de combustión se asegura que, por una parte, se generen al
mismo tiempo varias chispas de encendido y ésta se extiendan, por
otra parte, a lo largo de distancias disruptivas definidas de la
chispa. Esto eleva tanto el tiempo de actividad como también la
fiabilidad de la bujía de encendido.
A este respecto, es especialmente favorable que
la pared de la cámara de turbulencia presente orificios para el paso
de la mezcla de combustible y aire. Estos orificios están
configurados en este caso de tal forma que posibilitan un buen
acceso a la mezcla.
En el sentido de un encendido óptimo de toda la
mezcla de combustible y aire que se encuentra en la cámara de
combustión, es especialmente favorable que el extremo del lado de la
cámara de combustión de la pared de la cámara de turbulencia
presente un orificio o esté totalmente abierto. Variantes favorables
de los orificios en la pared de la cámara de turbulencia prevén que
esté(n) configurado(s) como taladro(s) y/o
ranura(s) y/o polígono(s) y/o elipse(s).
En el sentido de una influencia óptima de las
velocidades de la circulación de la mezcla de combustible y aire en
la zona del lugar del encendido es especialmente favorable que el
extremo del lado de la cámara de combustión de la pared de la cámara
de turbulencia se proyecte más allá de los electrodos.
Para posibilitar una formación correspondiente de
la tensión o bien un flujo correspondiente de la corriente, la pared
de la cámara de turbulencia está configurada conductora de
electricidad y está conectada de forma conductora de electricidad
con una parte inferior de la carcasa que presenta con preferencia
una rosca. De esta manera, se asegura que los electrodos de masa
estén puestos a masa a través de los
porta-electrodos de masa o el dispositivo
porta-electrodos de masa y a través de la pared de
la cámara de turbulencia y la carcasa de la bujía de encendido que
está conectada con ella de forma conductora de electricidad.
A este respecto, formas de realización preferidas
prevén que los porta-electrodos de masa o el
dispositivo porta-electrodos de masa esté(n)
unido(s) por soldadura en la pared de la cámara de
turbulencia. De una manera alternativa a ello, también puede estar
previsto que el dispositivo porta-electrodos de masa
esté integrado como componente integrado, con preferencia en forma
de anillo en la pared de la cámara de turbulencia. A este respecto,
el concepto dispositivo porta-electrodos de masa
designa un dispositivo de varios porta-electrodos de
masa, sobre los que está dispuesto en cada caso de nuevo al menos un
electrodo de masa. Formas de realización favorables del
dispositivo porta-electrodos de masa prevén que al menos un dispositivo porta-electrodos de masa presente con preferencia cuatro electrodos de masa laminares, dispuestos perpendicularmente entre sí. Es especialmente favorable en la fabricación y estabilidad que la cámara de turbulencia esté configurada en una sola pieza junto con los porta-electrodos de masa o el dispositivo porta-electrodos de masa.
dispositivo porta-electrodos de masa prevén que al menos un dispositivo porta-electrodos de masa presente con preferencia cuatro electrodos de masa laminares, dispuestos perpendicularmente entre sí. Es especialmente favorable en la fabricación y estabilidad que la cámara de turbulencia esté configurada en una sola pieza junto con los porta-electrodos de masa o el dispositivo porta-electrodos de masa.
En oposición a este tipo de dispositivo
porta-electrodos de masa o a los
porta-electrodos de masa, es especialmente favorable
que la bujía de encendido presente al menos un
porta-electrodos central, estando dispuestos con
preferencia cuatro electrodos centrales laminares, dispuestos
perpendicularmente entre sí, dirigidos con preferencia hacia fuera,
en el porta-electrodos central. En este caso, el
porta-electrodos central puede presentar de nuevo
uno o varios linguetes o bien porta-electrodos
centrales individuales, estando dispuesto en los linguetes o bien en
los porta-electrodos centrales individuales de nuevo
en cada caso al menos un electrodo central. En formas de desarrollo
favorables se consigue, en esta combinación, que los electrodos del
porta-electrodos central y el
porta-electrodos de masa o el dispositivo
porta-electrodos de masa estén dispuestos en cada
caso por parejas paralelos al plano, presentando un intersticio de
aire aislante entre sí. En este caso, se consiguen cantos de
combustión de los electrodos muy largos con relación al tamaño total
del componente. Esto contribuye en una medida esencial a una mejora
de la duración de vida útil de la bujía de encendido.
Además, una variante favorable prevé que la pared
de la cámara de turbulencia esté fabricada como componente integrado
de la parte inferior de la carcasa. Otra forma de realización
preferida prevé que la cámara de turbulencia presente en la zona de
al menos un porta-electrodos de masas y/o de al
menos un dispositivo porta-electrodos de masa, al
menos una posición libre para el reajuste del
porta-electrodos de masa y/o del dispositivo
porta-electrodos de masa y/o del electrodo de masa.
Por medio de esta posibilidad del reajuste de los electrodos se
mejora adicionalmente la duración de vida útil de la bujía de
encendido. Además, es posible una adaptación de la distancia de los
electrodos en diferentes parámetros de funcionamiento.
Adicionalmente, también puede estar previsto que el
porta-electrodos central esté configurado de forma
reajustable.
Un procedimiento especialmente favorable para la
fabricación de una bujía de encendido según las características
mencionadas anteriormente prevé que la pared de la cámara de
turbulencia esté fabricada individualmente con al menos un electrodo
de masa y/o al menos un porta-electrodos de masa y/o
al menos un dispositivo porta-electrodos de masa y/o
el porta-electrodos central de masa y se instalen a
continuación en bujías de encendido de venta en el comercio. Por lo
tanto, este procedimiento según la invención posibilita utilizar
bujías de encendido de la industria estándar de coste favorable,
como se ofrecen en el comercio por diferentes fabricantes de bujías
de encendido. Por medio de este procedimiento de fabricación se
puede fabricar una bujía de encendido según la invención a partir de
muchos tipos de bujías de encendido de la industria estándar muy
diferentes. Además, es posible una fabricación de coste favorable de
muchas bujías de encendido muy diferentes.
En este procedimiento, es especialmente favorable
que la pared de la cámara de turbulencia sea unida por soldadura en
al menos un electrodo de masa de una bujía de encendido de venta en
el comercio por medio de procedimientos de soldadura por láser que
trabajan por impulsos y/o de forma continua y/o por medio de
procedimiento de soldadura con chorro de electrones y/o
procedimientos de estañado y/o procedimiento de soldadura con
resistencia. Además, es favorable que el
porta-electrodos central esté unido por soldadura en
al menos un electrodo central de base del cuerpo aislante de una
bujía de encendido estándar de venta en el comercio por medio de
procedimientos de soldadura por láser que trabajan por impulsos y/o
de forma continua y/o por medio de procedimiento de soldadura con
chorro de electrones y/o procedimientos de estañado y/o
procedimiento de soldadura con resistencia.
Otras características y detalles de la presente
invención se deducen a partir de la descripción siguiente de las
figuras:
En este caso:
La figura 1 muestra una bujía de encendido de la
industria estándar con cámara de turbulencia según la invención.
Las figuras 2, 3 y 4 muestran vistas respectivas
de la cámara de turbulencia según la invención desde la dirección de
la cámara de combustión.
La figura 5 muestra una vista lateral sobre la
cámara de turbulencia según la invención con posiciones libres y
La figura 6 muestra una vista lateral en
perspectiva sobre el porta-electrodos central,
estando retirada la cámara de turbulencia según la invención.
En la bujía de encendido representada en la
figura 1 con cámara de turbulencia 3 se recurre a una bujía de
encendido de la industria estándar, como se ofrece en el comercio
por diversos fabricantes de bujías de encendido.
En la parte inferior de la carcasa 4 se instala,
en el lado del motor, una cámara de turbulencia 3, estando abierto
su extremo 15 del lado de la cámara de combustión. En el caso
concreto, por razones de la resistencia a la temperatura y a la
corrosión, se suelta una cámara de turbulencia 3 abierta con una
pared 13 de Inco Alloy 600 (Nº de material 2.4816) por medio de
láser en la costura de soldadura 7 en la parte inferior de la
carcasa 4. Como alternativas se pueden emplear igualmente otras
aleaciones a base de níquel o aceros nobles a alta temperatura para
la pared 13. Por lo tanto, la cámara de turbulencia 3 se fabrica de
una manera alternativa también en una pieza como componente integral
de la parte inferior de la carcasa 4.
La pared 13 de la cámara de turbulencia 3
presenta orificios 2, que posibilitan un buen acceso a la mezcla.
Los orificios 2 pueden estar realizados como taladros, ranuras,
polígonos o elipses o de forma similar.
Según la invención, el
porta-electrodos de masa 6 es componente integral de
la cámara de turbulencia. La cámara de turbulencia 3 y el
porta-electrodos de masa 6 pueden estar fabricados
en una sola pieza. No obstante, también es posible soldar
paralelepípedos metálicos 5 rectangulares como
porta-electrodos de masa 6 en la cámara de
turbulencia (figura 3). Esto se puede realizar igualmente a través
de la soldadura de un dispositivo porta-electrodos
de masa 8. Esto se representa en la figura 4 como dispositivo 8 en
forma de anillo.
En la zona de los
porta-electrodos de masa, la
pared 13 de la cámara de turbulencia 3 puede presentar una o varias posiciones libres 12, a través de las cuales es posible reajustar los porta-electrodos de masa 6 o el dispositivo porta-electrodos de masa 8 (figura 5).
pared 13 de la cámara de turbulencia 3 puede presentar una o varias posiciones libres 12, a través de las cuales es posible reajustar los porta-electrodos de masa 6 o el dispositivo porta-electrodos de masa 8 (figura 5).
Los porta-electrodos de masa 6
están provistos con plaquitas de metal noble como electrodos de masa
9, siendo éstos soldados por medio de láser en un lado o en ambos
lados con el soporte 6. La soldadura se realiza de tal forma que se
cierra el intersticio en los lados de los electrodos. Esto significa
que entre las plaquitas de metal noble 9 y los
porta-electrodos de masa 6 no existe ningún
intersticio (u orificio) abierto, a través de los cuales pueda
entrar gas.
Por medio de esta construcción es posible
fabricar cantos de combustión de los electrodos muy largos con
relación al tamaño total del componente. Como electrodos de masa 9
se emplean plaquitas de metal noble con una longitud de los cantos
mayor que 4,0 mm. En el ejemplo de realización representado, la
longitud de los cantos es 6,25 mm.
En los electrodos de masa 9 se emplean, en el
ejemplo de realización representado, plaquitas de metal noble con
dimensiones 6,25 x 1,6 x 0,5 mm (también se pueden emplear otras
dimensiones). Como metal noble se puede utilizar, por ejemplo, una
aleación de aleaciones de Pt Rh (90/10, 95/5, 80/20, 75/25).
Como procedimientos de soldadura se pueden
emplear laceres impulsados, laceres que trabajan de forma continua
(láser CW), procedimientos de soldadura con chorro de electrones o
procedimientos de estañado a vacío o a alto vacío así como la
soldadura con plasma o la técnica de soldadura con resistencia.
Como se representa en la figura 6, el electrodo
central de base (no se representa aquí) del aislante 1 de la bujía
de encendido se suelda con un porta-electrodos
central 10. Por medio del porta-electrodos central
10 se puede fijar la longitud de la chispa de conformidad con la
cámara de turbulencia 3 y los electrodos de masa 6 o el dispositivo
porta-electrodos de masa 8. El
porta-electrodos central 10 se acopla sobre el
electrodo central de base, hasta que se apoya enrasado en el zócalo
de cerámica 14 del aislante de los electrodos centrales. En esta
posición, se suelda con el electrodo central de base en la unión
soldada 11. Por medio de esta disposición, el electrodo central de
base está asegurado a alta presión. No es posible un desprendimiento
a presión fuera del zócalo de cerámica a través de la presión del
motor, puesto que el porta-electrodos central 10,
soldado con el electrodo central de base, está proyectado en el
zócalo de cerámica 14. La unión soldada 11 entre el
porta-electrodos central 10 y el electrodo central
de base se realiza por medio de la soldadura con un láser
impulsado. No obstante, también se puede emplear un láser que
trabaja en continuo (láser CW), el procedimiento de soldadura con
chorro de electrones, un procedimiento de estañado o la técnica de
soldadura por resistencia.
La unión soldada 11 se puede realizar a lo largo
de toda la longitud del electrodo central de base, siendo soldado,
por lo tanto, a través del porta-electrodos central
10 sobre el electrodo central de base. Pueden estar dispuestas
también una o varias soldaduras por puntos así como una o varias
soldaduras con costura, que pueden estar dispuestas en el eje
longitudinal, en caso necesario, varias veces en la periferia o
radialmente en caso necesario varias veces en la periferia.
El porta-electrodos central 10
está diseñado de tal forma que posibilita una buena accesibilidad a
la mezcla. Por medio de su realización mostrada en detalle en la
figura 6 es posible un reajuste sencillo. El
porta-electrodos central está diseñado de tal forma
que se pueden soldar plaquitas de metal noble 17 del electrodo
central con una longitud mayor que 4 mm. En la invención concreta,
la longitud de los cantos de los porta-electrodos
central 17 es 6,25 mm. El porta-electrodos central
10 está diseñado con 4 porta-electrodos centrales 16
separados, sobre los que están soldadas plaquitas de metal noble
como electrodos centrales 17. Estas plaquitas son soldadas por medio
de láser en uno o en ambos lados con el soporte. La soldadura se
realiza de tal manera que se cierra el intersticio en los lados de
los electrodos. Es decir, que entre las plaquitas de metal noble y
los linguetes porta-electrodos no existe ningún
intersticio (u orificio) abierto, a través de los cuales pueda
entrar gas.
Como material para el
porta-electrodos central 10 se emplea en el caso
concreto Inco Alloy 600 (Nº de material 2.4816). Como alternativas,
se pueden emplear igualmente otras aleaciones a base de níquel o
acero nobles a alta temperatura.
En el metal noble para los electrodos centrales
17, se emplean plaquitas con las dimensiones 6,25 x 2,0 x 0,5 mm
(también se pueden emplear otras dimensiones). Como metal noble, se
pueden emplear, por ejemplo, de nuevo aleaciones de Pt Rh (90/10,
95/5, 80/20, 75/25).
Claims (11)
1. Bujía de encendido de un motor de combustión
interna, especialmente para el empleo en motores de gas Otto, con un
cuerpo aislante, un electrodo central de base, al menos un electrodo
de masa y al menos una cámara de turbulencia, estando rodeados los
electrodos de la bujía de encendido por una pared de la cámara de
turbulencia, especialmente en forma de envolvente cilíndrica,
caracterizada porque al menos un dispositivo
porta-electrodos de masa (8) con varios electrodos
de masa (9) preferentemente laminares, dirigidos hacia dentro, o
varios porta-electrodos de masa (6) con electrodos
de masa (9), preferentemente laminares, dirigidos hacia dentro,
respectivamente, está(n) dispuesto(s) en la pared (13) de la
cámara de turbulencia (3).
2. Bujía de encendido según la reivindicación 1,
caracterizada porque la pared (13) de la cámara de
turbulencia (3) presenta orificios (2) para el paso de la mezcla de
combustible y aire.
3. Bujía de encendido según una de las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque el extremo del
lado de la cámara de combustión de la pared (13) de la cámara de
turbulencia (3) presenta un orificio o está completamente
abierto.
4. Bujía de encendido según la reivindicación 2 ó
3, caracterizada porque el/los orificios(s) (2)
está(n) configurado(s) como taladro(s) y/o
ranura(s) y/o polígono(s) y/o elipse(s).
5. Bujía de encendido según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el extremo (15)
del lado de la cámara de combustión de la pared (13) de la cámara de
turbulencia (3) se proyecta más allá de los electrodos (9, 17).
6. Bujía de encendido según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la pared (13) de
la cámara de turbulencia (3) es conductora de electricidad y está
conectada de forma conductora de electricidad con una parte inferior
de la carcasa (4), que presenta con preferencia una rosca.
7. Bujía de encendido según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque los
porta-electrodos de masa (6) o el dispositivo
porta-electrodos de masa (8) está(n) unido(s)
por soldadura en la pared (13) de la cámara de turbulencia (3).
8. Bujía de encendido según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el dispositivo
porta-electrodos de masa (8) está integrado como
componente integrado, con preferencia en forma de anillo, en la
pared (13) de la cámara de turbulencia (3).
9. Bujía de encendido según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque la cámara de
turbulencia (3) está configurada en una sola pieza junto con los
porta-electrodos de masa (6) o el dispositivo
porta-electrodos de masa (8).
10. Bujía de encendido según una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque el dispositivo
porta-electrodos de masa (8) presenta con
preferencia cuatro electrodos de masa (9) laminares, dispuestos
perpendicularmente entre sí.
11. Procedimiento para la fabricación de una
bujía de encendido según una de las reivindicaciones 1 a 10,
caracterizado porque la pared (13) de la cámara de
turbulencia (3) está fabricada individualmente con al menos un
electrodo de masa (9) y/o al menos un
porta-electrodos de masa (6) y/o al menos un
dispositivo porta-electrodos de masa (8) y/o el
porta-electrodos central de masa (10) y se instalan
a continuación en bujías de encendido de venta en el comercio.
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