ES2226657T3 - Bujia incandescente de medida de corriente ionica y procedimiento y circuito para su activacion. - Google Patents

Bujia incandescente de medida de corriente ionica y procedimiento y circuito para su activacion.

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ES2226657T3 ES00112156T ES00112156T ES2226657T3 ES 2226657 T3 ES2226657 T3 ES 2226657T3 ES 00112156 T ES00112156 T ES 00112156T ES 00112156 T ES00112156 T ES 00112156T ES 2226657 T3 ES2226657 T3 ES 2226657T3
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Abstract

Bujía incandescente de medida de corriente iónica que comprende: - un cuerpo de bujía (4) que forma el terminal de masa, - un tubo de incandescencia (2) que está dispuesto de forma aislada en el cuerpo (4) de la bujía y que forma el terminal de la corriente de incandescencia, y - un elemento de calentamiento (3) que está dispuesto en el tubo de incandescencia por el lado de la cámara de combustión y que está unido, por un lado, con el tubo de incandescencia (2) y, por otro lado, con el cuerpo (4) de la bujía, caracterizada porque - en la zona del lado del terminal de la bujía de incandescencia está integrado un diodo (15) o bien éste está conectado en forma modular entre el cuerpo (4) de la bujía y el elemento de calentamiento (3).

Description

Bujía incandescente de medida de corriente iónica y procedimiento y circuito para su activación.
La invención concierne a una bujía incandescente de medida de corriente iónica según el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 2, así como a un aparato de mando para activar una bujía incandescente de medida de corriente iónica de esta clase.
Una bujía incandescente diseñada para poner incandescente y medir la corriente iónica tiene que estar configurada de modo que represente al menos en la zona de la punta de la bujía incandescente un electrodo de medida al que pueda aplicarse una tensión auxiliar UH. Esta tensión está entonces entre el electrodo y la pared interior del cilindro. Si se generan ahora iones por medio del proceso de combustión, se produce un flujo de corriente. La evolución de éste permite sacar conclusiones sobre el proceso de combustión en el cilindro.
Preferiblemente, se forma la bujía incandescente de modo que la punta del tubo de incandescencia pueda utilizarse como electrodo. En este caso, el elemento de calentamiento y el electrodo están acoplados eléctricamente uno con otro. Al mismo tiempo, el electrodo y el elemento de calentamiento están aislados eléctricamente con respecto al cuerpo de bujía incandescente. Tales bujías incandescentes presentan usualmente dos terminales eléctricos con los cuales se une la bujía incandescente a través de un aparato de mando. El sistema convencional anteriormente descrito para incandescencia y medición de corriente iónica presenta varias deficiencias:
-
Las bujías incandescentes empleadas para la medición de corrientes iónicas tienen que conectarse en dos polos. En la bujía incandescente resulta necesario un nuevo sistema de enchufe. Un conector de enchufe correspondiente tiene que presentar dos contactos de alta intensidad de corriente y, por tanto, es netamente más caro que la ejecución monopolar.
-
El enchufado de un contraenchufe bipolar sobre la bujía incandescente montada en el bloque del motor es más complicado que el enchufado de un enchufe dotado de simetría de revolución.
-
El retorno de la corriente de la bujía incandescente al aparato de mando requiere una segunda línea de alta intensidad de corriente dotada de una sección transversal grande del cable con un terminal de enchufe correspondiente en el aparato de mando. Se presentan así sobrecostes en el aparato de mando debido a cables adicionales.
-
La segunda línea de alta intensidad de corriente, junto con los puntos de contacto adicionales resultantes, aumenta resistencias de paso no deseadas, con lo que se reduce la tensión en la bujía incandescente.
-
Además del terminal de alta intensidad de corriente ya existente siempre en la línea positiva (carga de corriente: suma de todas las corrientes de la bujía incandescente), el cual está construido generalmente como un terminal de atornillamiento, es necesario en el aparato de mando otro terminal de alta intensidad de corriente en la línea negativa. Se presentan con ello sobrecostes y gastos suplementarios durante el montaje.
En la solicitud de patente europea anterior con el número de publicación EP 0987418 se ha descrito una bujía incandescente de medida de corriente iónica de la clase expuesta en la que un interruptor de semiconductor está aislado en la zona del lado del terminal de la bujía incandescente o bien está conectado de forma modular entre el cuerpo de la bujía incandescente y el elemento de calentamiento y es activado por un circuito de evaluación de tensión al que se aplica la tensión de la bujía incandescente. El circuito de evaluación de la tensión está configurado aquí de modo que evalúa la tensión aplicada de la bujía incandescente según su magnitud y, al presentarse dos valores umbral prefijado de la magnitud de la tensión, pone en conducción o bloquea el interruptor de semiconductor.
El cometido de la invención consiste en crear una bujía incandescente de medida de corriente iónica que pueda materializarse con un coste relativamente pequeño.
Este problema se resuelve con una bujía incandescente de medida de corriente iónica según la reivindicación 1 ó 2.
Ejecuciones preferidas de la bujía incandescente de medida de corriente iónica según la invención son objeto de las reivindicaciones 3 y 4.
Se explica la invención con ayuda de los dibujos adjuntos, en los que muestran:
La figura 1, una sección longitudinal esquemática a través de una forma de ejecución de una bujía incandescente de varilla según la invención con diodo integrado,
La figura 2, una sección longitudinal esquemática a través de otra forma de ejecución de la bujía incandescente de medida de corriente iónica según la invención,
La figura 3, una reproducción esquemática de una disposición constituida por el circuito de mando de la bujía de encendido y la propia bujía de encendido con diodo integrado, y
La figura 4, una reproducción esquemática de un circuito de mando de bujía de encendido y de una bujía de encendido con transistor MOSFET integrado en ésta como interruptor de semiconductor con circuito de evaluación de tensión correspondiente.
La bujía incandescente 1 de la invención según la figura 1 presenta un tubo de incandescencia 2 con cuerpo de bujía correspondiente 4, estando éste aislado frente al tubo de incandescencia 2 por medio de un aislamiento eléctrico 5 y estando dispuesto un elemento de calentamiento 3 en la zona del tubo de incandescencia 2 correspondiente al lado de la cámara de combustión.
En la zona del lado del terminal de la bujía incandescente 1 está integrado un diodo 15. La bujía incandescente está construida en forma monopolar con un terminal eléctrico 6, aplicándose la tensión U_{GK} entre la pared del tubo de incandescencia 2 y el cuerpo 4 de la bujía incandescente, de modo que la tensión U_{GK} se aplica a la conexión en serie del elemento de calentamiento 3 y el diodo 15, y estando unido el tubo de incandescencia 2 en cualquier sitio con uno de los dos terminales del elemento de calentamiento 3. El flujo de la corriente de incandescencia I_{GK} está indicado en forma esquemática.
En la clase de funcionamiento "incandescencia" el elemento de calentamiento 3 dispuesto en el tubo de incandescencia 2 y unido eléctricamente con este tubo está unido mediante uno de sus terminales con el diodo 15 integrado en la bujía incandescente. Este diodo a su vez está unido con el polo negativo de la tensión U_{B} de la red a bordo a través del cuerpo 4 de la bujía y a través del bloque del motor (masa general del vehículo). El otro terminal del elemento de calentamiento 3 se conecta al polo positivo de la tensión U_{B} de la red a bordo a través del contacto de conexión eléctrico 6 de la bujía incandescente 1 y a través de otro interruptor en el aparato correspondiente de mando de la bujía incandescente. Se cierra así el circuito de la corriente de incandescencia.
En la clase de funcionamiento "medida" está bloqueado el diodo electrónico integrado 15, de modo que el tubo de incandescencia 2 o el elemento de calentamiento 3 no tiene unión con el bloque del motor ni, por tanto, con el polo negativo. A través del contacto de conexión eléctrico 6 de la bujía incandescente 1 se puede aplicar ahora una tensión auxiliar U_{H} al tubo de incandescencia 2. De este modo, se establece un campo eléctrico entre el tubo de incandescencia 2 de la bujía incandescente 1 y la pared interior del cilindro puesta a potencial de masa. Si se presentan gases ionizados debido a la combustión en el cilindro, se produce entonces un flujo de corriente. Esta corriente iónica depende del número de iones generados y suministra informaciones sobre el desarrollo de la combustión en el cilindro.
El control de la bujía incandescente según la figura 1 se reproduce esquemáticamente en la figura 3.
La tensión U_{B} de la red a bordo necesaria para la incandescencia se conecta a la bujía incandescente 1 en la clase de funcionamiento "normal" a través de un interruptor electrónico 9. Por el contrario, la tensión auxiliar U_{H} se conecta a la bujía incandescente 1 a través de una resistencia R_{M} con polaridad invertida, es decir, negativamente con respecto a masa y, por tanto, también con respecto a la tensión U_{B} de la red a bordo. A través de esta resistencia R_{M} 11 se puede tomar, para la evaluación de la señal de corriente iónica, una tensión U_{M} proporcional a la corriente iónica. En la clase de funcionamiento "medida" el tubo de incandescencia y el elemento de calentamiento 19 de la bujía incandescente unido con él tienen que estar eléctricamente aislados con respecto al cuerpo 4 de la bujía incandescente y al bloque del motor. Esto se puede conseguir de las dos maneras
siguientes:
(1) Para desacoplar el tubo de incandescencia y el elemento de calentamiento del cuerpo 4 de la bujía incandescente se tiene que, a través del diodo 15 entre el cuerpo 4 de la bujía de encendido y la conexión en serie del elemento de calentamiento y el tubo de incandescencia, es posible un flujo directo de corriente a masa únicamente a una tensión U_{GK} > 0 V, es decir, en la clase de funcionamiento "incandescencia", cuando el interruptor electrónico 9 ha sido puesto en conducción. Dado que la resistencia de medida R_{M} 11 es mucho mayor que la resistencia del tubo de incandescencia 2 y el elemento de calentamiento 3 conectados en serie, se puede despreciar el flujo de corriente que se establece en el circuito de medida.
(2) Según las figuras 2/4, es posible también sustituir el diodo 15 por un interruptor de semiconductor 7 que se pone en conducción con ayuda de un circuito 8 de evaluación de la tensión únicamente cuando U_{GK} > 0 V; si se elige correspondientemente baja su resistencia de conexión, la caída de tensión a través del interruptor electrónico 7 en estado de conducción es entonces muy pequeña; la bujía incandescente correspondiente está reproducida esquemáticamente en la figura 2, poseyendo los símbolos de referencia el significado anteriormente indicado.
Otras posibilidades preferidas consisten en modificar las formas de ejecución 1 y 2 anteriormente descritas de tal manera que las tensiones U_{B} y U_{H} presenten polaridad invertida; es decir que se invierten los diodos o se sustituyen los interruptores MOSFET de canal n preferiblemente utilizados por interruptores MOSFET de canal p.
Para estas soluciones es decisivo que las dos tensiones U_{B} y U_{H} presenten polaridad invertida, concretamente
(1)U_{B} > 0 \ V / U_{H} < 0 \ V
(2)U_{B} < 0 \ V / U_{H} > 0 \ V.
Los componentes semiconductores necesarios para la finalidad de empleo descrita están disponibles y pueden materializarse con solamente un coste reducido; en comparación con la función actual de solamente "incandescencia", los requisitos impuestos a los componentes semiconductores para las funciones "incandescencia y medidas" son:
-
Interruptor 10 del lado alto con tensión de bloqueo elevada U_{bloq} > (U_{B} + U_{H})
-
Diodo 15 en la bujía incandescencia; pequeña corriente de fuga (< 1 \muA) en estado bloqueado
-
Interruptor semiconductor 7 en la bujía incandescente: tensión de bloqueo U_{bloq} > U_{H} y pequeña corriente de fuga (< 1 \muA) en estado bloqueado.

Claims (5)

1. Bujía incandescente de medida de corriente iónica que comprende:
-
un cuerpo de bujía (4) que forma el terminal de masa,
-
un tubo de incandescencia (2) que está dispuesto de forma aislada en el cuerpo (4) de la bujía y que forma el terminal de la corriente de incandescencia, y
-
un elemento de calentamiento (3) que está dispuesto en el tubo de incandescencia por el lado de la cámara de combustión y que está unido, por un lado, con el tubo de incandescencia (2) y, por otro lado, con el cuerpo (4) de la bujía,
caracterizada porque
-
en la zona del lado del terminal de la bujía de incandescencia está integrado un diodo (15) o bien éste está conectado en forma modular entre el cuerpo (4) de la bujía y el elemento de calentamiento (3).
2. Bujía incandescente de medida de corriente iónica que comprende
-
un cuerpo de bujía (4) que forma el terminal de masa,
-
un tubo de incandescencia (2) que está dispuesto de forma aislada en el cuerpo (4) de la bujía y que forma el terminal de la corriente de incandescencia, y
-
un elemento de calentamiento (3) que está dispuesto en el tubo de incandescencia por el lado de la cámara de combustión y que está unido, por un lado, con el tubo de incandescencia (2) y, por otro lado, con el cuerpo (4) de la bujía,
-
un interruptor de semiconductor (7) que está aislado en la zona del lado del terminal de la bujía de incandescencia o que está conectado en forma modular entre el cuerpo (4) de la bujía de incandescencia y el elemento de calentamiento (2) y es activado por un circuito (8) de evaluación de tensión al que se aplica la tensión de la bujía incandescente,
caracterizada porque
-
el circuito (8) de evaluación de la tensión está construido de modo que pone en conducción al interruptor semiconductor (7) a una tensión de una polaridad de la bujía incandescente y lo bloquea con la polaridad opuesta de dicha tensión.
3. Bujía incandescente de medida de corriente iónica según la reivindicación 2, caracterizada porque el interruptor de semiconductor (7) es un interruptor MOSFET de canal n.
4. Bujía incandescente de medida de corriente iónica según la reivindicación 2, caracterizada porque el interruptor de semiconductor (7) es un interruptor MOSFET de canal p.
5. Aparato de mando para activar una bujía incandescente de medida de corriente según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque está construido de modo que aplica a la bujía incandescente de medida de corriente iónica una tensión de incandescencia U_{B} en el funcionamiento de incandescencia y una tensión de medida U_{H} en el funcionamiento de medida, siendo U_{B} y U_{H} distintas de 0 y teniendo polaridades opuestas.
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