ES2242256T3 - Bujia de incandescencia. - Google Patents
Bujia de incandescencia.Info
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Abstract
SE PROPORCIONA UNA BUJIA DE CALENTAMIENTO, UTILIZADA EN LOS MOTORES DIESEL, QUE INCLUYE UN ALOJAMIENTO DE LA BUJIA, UNA ENVUELTA DEL CALENTADOR Y UN ELEMENTO DE CALENTAMIENTO. EL ELEMENTO DE CALENTAMIENTO CONSISTE EN UN SERPENTIN DE CALENTAMIENTO Y UNA BOBINA DE CONTROL DE LA CORRIENTE CONECTADA EN SERIE CON EL SERPENTIN DE CALENTAMIENTO, PARA CONTROLAR LA CORRIENTE QUE FLUYE A DICHO SERPENTIN. LA ENVOLTURA DEL CALENTADOR LLEVA DISPUESTA EN SU INTERIOR EL SERPENTIN DE CALENTAMIENTO Y LA BOBINA DE CONTROL DE LA CORRIENTE, Y VA INSERTADA PARCIALMENTE EN EL ALOJAMIENTO, DESDE UN EXTREMO ABIERTO DE LA MISMA. LA ENVOLTURA DEL CALENTADOR INCLUYE UNA PORCION DE PEQUEÑO DIAMETRO Y UNA PORCION DE GRAN DIAMETRO, CONECTADAS EN SERIE CON LA PORCION DE PEQUEÑO DIAMETRO. LA TOTALIDAD DE LA PORCION DE GRAN DIAMETRO SE ENCUENTRA DISPUESTA DENTRO DEL ALOJAMIENTO, EN CONEXION HERMETICA CON EL MISMO, MIENTRAS QUE LA TOTALIDAD DE LA PORCION DE DIAMETRO PEQUEÑO SE PROYECTA DESDE EL EXTREMO ABIERTO DEL ALOJAMIENTO, PARA PRODUCIR UNA SEPARACION CON UNA PARED INTERIOR DE UN ORIFICIO DE MONTAJE DE LA BUJIA DE CALENTAMIENTO DISPUESTO EN LA CULATA DEL MOTOR, A FIN DE REDUCIR LA TRANSFERENCIA TERMICA DEL ELEMENTO DE CALENTAMIENTO A LA CULATA DEL MOTOR.
Description
Bujía de incandescencia.
La presente invención está relacionada en general
con una bujía de incandescencia para precalentar una cámara de
combustión de un modo Diesel para asegurar un arranque rápido, y más
particularmente con una estructura mejorada de una bujía de
incandescencia que evite el sobrecalentamiento de un elemento
calefactor de la bujía de incandescencia para prolongar la vida útil
de servicio de la misma.
Las bujías de incandescencia se utilizan como
elemento de precalentamiento que sirve para calentar un motor Diesel
por encima de la temperatura de autoarranque durante un modo de
arranque de la operación del motor. Por ejemplo, se conocen las
bujías de incandescencia controladas por autotemperatura, que
utilizan un arrollamiento compuesto por dos materiales distintos.
Este tipo de bujía de incandescencia incluye un arrollamiento de
calentamiento y un arrollamiento de control de la corriente
conectada eléctricamente a la bobina de calentamiento en serie. La
bobina de control de la corriente está hecha de un material que
tiene un coeficiente positivo de temperatura de la resistencia
superior al que tiene la bobina de calentamiento, y sirve para
evitar el sobrecalentamiento de la bobina de calentamiento para
mejorar la vida útil de la misma.
El documento
DE-A-4001296 expone una bujía de
incandescencia que comprende una envuelta de una longitud dada que
tiene un extremo abierto, y un arrollamiento de calentamiento, un
arrollamiento de control de la corriente que tiene un coeficiente
positivo de temperatura de resistencia mayor que el correspondiente
a la bobina de calentamiento, conectada a un extremo de la bobina de
calentamiento y a una cubierta calentadora, teniendo dispuesto en la
misma la bobina de calentamiento y la bobina de control de la
corriente, insertada parcialmente dentro de la envuelta desde el
extremo abierto. La cubierta calentadora incluye una primera y una
segunda partes. La primera parte incluye una parte de diámetro
grande. La segunda parte incluye una parte de diámetro pequeño y una
parte de conexión que se conecta entre la parte de diámetro grande y
la parte de diámetro pequeño. La parte de diámetro pequeño de la
cubierta calentadora está claramente en contacto con la envuelta, de
forma que la cubierta calentadora no puede ser insertada dentro de
un extremo abierto de la envuelta. Adicionalmente, la bobina de
control de la corriente está situada en la parte de diámetro
grande.
Es un objeto de la presente invención el
proporcionar una bujía de incandescencia que sea capaz de minimizar
la transferencia de calor desde un arrollamiento de control de la
corriente a la culata del motor, dando lugar por tanto a una
resistencia mecánica mejorada o durabilidad de la culata del
motor.
De acuerdo con la invención, este objeto se
consigue mediante una bujía de incandescencia que tiene las
características de la reivindicación 1.
Los desarrollos adicionales ventajosos se
encuentran expuestos en las reivindicaciones dependientes.
En la reivindicación 4 se encuentra definida una
estructura de montaje de una bujía de incandescencia tal como una
bujía de incandescencia.
La cubierta calentadora puede incluir una parte
cónica que conecta la parte de diámetro pequeño y la parte de
diámetro grande.
Se encuentra formado una agujero de montaje de
bujía incandescente en el motor y tiene montado en el mismo la bujía
de incandescencia con una holgura de tolerancia de 0,25 mm o más
entre una pared exterior de la parte del diámetro pequeño de la
cubierta calentadora de la bujía de incandescencia y una pared
interna del agujero de montaje de bujía de incandescencia.
La presente invención se comprenderá más en su
totalidad a partir de la descripción detallada expuesta más adelante
y a partir de los dibujos adjuntos de la realización preferida de la
invención la cual, no obstante, no deberá considerarse como una
limitación de la invención con respecto a la realización específica,
sino que tiene por objeto solamente la explicación y comprensión de
la misma.
En los dibujos:
la figura 1 es una vista en sección transversal
que muestra una bujía de incandescencia de acuerdo con la primera
realización de la invención;
la figura 2 es una vista en sección transversal
parcial que muestra la bujía de incandescencia de la figura 1
instalada en la culata del motor;
la figura 3 es un gráfico que muestra una
elevación de la temperatura de un arrollamiento de calentamiento
medida para los distintos valores del espacio libre entre una pared
interna de una bujía de un agujero de montaje de bujía de
incandescencia y la parte de diámetro pequeño de la cubierta
calentadora;
la figura 4 es una vista en sección transversal
que muestra una bujía de incandescencia de acuerdo con la segunda
realización de la invención;
la figura 5 es una vista en sección transversal
parcial que muestra la bujía de incandescencia de la figura 4
instalada en la culata del motor;
la figura 6 es un gráfico que muestra una
elevación de la temperatura de un arrollamiento de calentamiento
medida para distintos valores de la longitud L, tal como se muestra
en la figura 5, de una parte de la parte de diámetro pequeño de una
cubierta calentadora insertada en la envuelta, y de la elevación de
la temperatura de un arrollamiento de calentamiento en una
estructura convencional de la bujía de incandescencia; y
la figura 7 es una vista en sección transversal
parcial que muestra una bujía de incandescencia de acuerdo con la
tercera realización de la invención.
Con referencia ahora a los dibujos,
particularmente a la figura 1, se muestra una bujía de
incandescencia 1 de acuerdo con la primera realización de la
presente invención.
La bujía de incandescencia 1 incluye generalmente
un arrollamiento de calentamiento 21, un arrollamiento de control de
la corriente 22, una cubierta calentadora cilíndrica 3 que tiene
dispuestas en la misma las bobinas 21 y 22, y una envuelta
cilíndrica 5 fijando en la misma un extremo de base 39 de la
envuelta de calentamiento 3.
La cubierta calentadora 3 comprende una parte de
diámetro grande 32 de continuación del extremo de base 39, una parte
de diámetro pequeño 31, y una parte cónica 33. La parte de diámetro
pequeño 31 tiene el diámetro d más pequeño que el diámetro D de la
parte de diámetro grande 32. La parte de diámetro grande 32 está
encajada a presión dentro de la envuelta 5. La parte diámetro
pequeño 31 se extiende fuera de un extremo abierto 51 de la envuelta
5 y tiene un cabezal cerrado 36. La parte cónica conecta la parte
de diámetro grande 32 y la parte de diámetro pequeño 31 y disminuye
el diámetro hacia la parte de diámetro pequeño gradualmente para
evitar la concentración de tensiones en la unión de la parte de
diámetro grande 32 y la parte de diámetro pequeño 31.
La cubierta calentadora 3 puede estar soldada a
la envuelta 5. La parte cónica 33 está conformada mediante una
matriz de estirado al conformar la parte de diámetro pequeño 31
mediante el estirado tal como por estampado.
La bobina de control de la corriente 22 está
hecha de un material que tiene un coeficiente de temperatura
positivo de la resistencia mayor que el correspondiente a la bobina
de calentamiento 21 y que conecta con un extremo 29 de la bobina de
calentamiento 21 para controlar la corriente que circula hacia la
bobina de calentamiento 21. La bobina de control de la corriente 22
está dispuesta sólo dentro de la parte de diámetro pequeño 31 de la
cubierta calentadora 3, conjuntamente con la bobina de calentamiento
21.
La bobina de calentamiento 21 está dispuesta
dentro de la parte de diámetro pequeño 31 de la cubierta calentadora
3 sobre el lado de la culata 36, mientras que la bobina de control
de la corriente 22 está dispuesta sobre el lado del extremo de base
39. El coeficiente de temperatura de la resistencia del
arrollamiento calentador 21 puede ser positivo o bien negativo.
En el uso, la bujía de incandescencia 9 tal como
se muestra claramente en la figura 2 se encuentra montada en un
agujero de montaje 81 de la bujía de incandescencia, formado en la
culata del motor 8 una holgura de 0,6 mm entre la pared exterior de
la parte de diámetro pequeño 31 de la cubierta calentadora 3 y la
pared interna del agujero de montaje 81 de la bujía de
incandescencia.
La cubierta calentadora 3 está rellena de un
polvo de magnesio 38 alrededor del arrollamiento calentador 21, la
bobina de control de la corriente 22, y el eje central 61 para el
aislamiento eléctrico.
El terminal 62 de la fuente de alimentación está
conectado a la bobina de control de la corriente 22 a través del
eje central 61 e instalado en la base hexagonal 52 de la envuelta 5
conjuntamente con el eje central 61 a través de un casquillo
aislante 71 y una tuerca metálica 72.
Para las medidas de la bujía de incandescencia 1
y el montaje de bujía de incandescencia, el diámetro exterior d de
la parte de diámetro pequeño 31 es de 0,43 mm. El diámetro exterior
D de la parte de diámetro grande 32 es de 5,0 mm. El diámetro del
agujero de montaje 81 de la bujía de incandescencia es de 5,5 mm. El
espacio libre 85 es de 0,6 mm. El diámetro interno de la envuelta 5
es de 5,0 mm.
La parte de diámetro grande 32 de la cubierta
calentadora 3, tal como se ha descrito anteriormente, está dispuesta
dentro de la envuelta 5 sin sobresalir del extremo abierto 51. En
consecuencia, cuando el diámetro de agujero de montaje 81 de la
bujía incandescente es de 5,5 mm, igual al correspondiente de la
estructura convencional mostrada en la figura 9, se producirá, tal
como se muestra en la figura 2, una holgura mayor Q de 0,6 mm entre
la cubierta calentadora 3 y la pared interna del agujero de montaje
81 de la bujía incandescente, reduciéndose así la transferencia
térmica desde la bobina de control de la corriente 22 a la culata
del motor 8.
La bobina de calentamiento 21 y la bobina de
control de la corriente 22 se encuentran dispuestas sólo dentro de
la parte de diámetro pequeño 31 de la cubierta calentadora 3, la
cual está situada en el lado de la culata 36 desde un límite B de la
parte de diámetro grande 32 y la parte cónica 33, y que se extiende
fuera de la envuelta 5. Así pues, aún incluso si el espacio libre
entre la envuelta 5 y la parte cónica 33 de la cubierta calentadora
3, tal como se indica en la figura 2, está obstruido con carbón 89,
el calor de la bobina de control de la corriente 22 apenas será
transferido a la culata del motor 8 a través de la envuelta 5.
Específicamente, la estructura de la bujía de
incandescencia 1 evita la transferencia de calor desde la bobina de
control de la corriente 22 al exterior a través de la envuelta 5 así
como por el espacio libre 85.
La reducción en la transferencia de calor hacia
el exterior facilita la elevación en la temperatura de la bobina de
control de la corriente 22 hasta un valor fijado dentro de un
periodo dado de tiempo posterior a la energetización de la bobina de
control de la corriente 22. Esto permite el control preciso del
incremento en la resistencia de la bobina de control de la corriente
22 o de la reducción de la corriente que circula a su través,
evitando por tanto el sobrecalentamiento de la bobina de
calentamiento 21.
Si el espacio libre Q entre la cubierta
calentadora 3 y el agujero de montaje 81 de la bujía de
incandescencia es de 0,25 mm, igual al correspondiente de la
estructura convencional mostrada en la figura 9, ello permitirá que
el diámetro del agujero de montaje 81 de la bujía de incandescencia
pueda ser reducido hasta 4,8 mm de diámetro, incrementado por tanto
la resistencia mecánica de la culata del motor 8, lo cual dará
lugar a una durabilidad notablemente mejorada del motor. Esto
permitirá también que puedan incrementarse los puertos de entrada y
salida del motor en su diámetro para mejorar la potencia del
motor.
Se midió una elevación de la temperatura de la
bobina de calentamiento 21 para los distintos valores del espacio
libre 85 entre la pared interna del agujero de montaje 81 de la
bujía de incandescencia de la culata del motor 8 y la parte de
diámetro pequeño 31 de la cubierta calentadora 3 cuando el espacio
libre 85 esté obstruido con carbón. La medida de la temperatura de
la bobina de calentamiento 21 se efectúo durante cuarenta segundos
después de haber aplicado un voltaje nominal de 11 Voltios a la
bujía de incandescencia 1 montada en un motor después de un
funcionamiento durante 100 horas a 2000 rpm bajo unas condiciones a
plena carga. Los resultados se encuentran expuestos en la figura
3.
Tal como puede observarse en la figura 3, la
temperatura de la bobina de calentamiento 21 se eleva rápidamente
conforme se reduce el espacio libre 85. Particularmente, cuando el
espacio libre 85 es inferior a 0,25 mm, la temperatura de la bobina
de calentamiento 21 supera los 100ºC, lo cual hace que la vida útil
de servicio de la bujía incandescente 1 se acorte notablemente. Así
pues, es recomendable que el espacio libre 85 sea mayor de 0,25 mm o
superior.
Es recomendable también que el diámetro exterior
d de la parte de diámetro pequeño 31 de la cubierta calentadora 3
sea de un diámetro de 2,5 mm a 4,8 mm. En este caso, la disminución
del diámetro exterior de la parte de diámetro pequeño 31 permite que
sea incrementado el espacio libre 85 o que se disminuya el diámetro
del agujero de montaje 81 de la bujía incandescente.
Si el diámetro exterior d de la parte de diámetro
pequeño 31 es inferior a 0,25 mm, se encontrará dificultad en la
mecanización de la parte de diámetro pequeño 31. Al revés, si el
diámetro exterior d de la parte de diámetro pequeño 31 es superior a
4,8 mm, no podrán obtenerse las ventajas descritas anteriormente de
la invención.
Las figuras 4 y 5 muestran una bujía de
incandescencia 4 de acuerdo con la segunda realización de la
invención.
La bujía de incandescencia 4 tiene la bobina de
control de la corriente 22 dispuesta parcialmente dentro del extremo
abierto 921 de la envuelta 92. El eje central 61 es por tanto más
corto que el correspondiente a la primera realización mediante la
distancia L correspondiente a la longitud de la bobina de control de
la corriente 22 dispuesta dentro de la envuelta 92, formando por
tanto el hueco 87 entre la envuelta 92 y la parte de diámetro
pequeño 31 de la cubierta calentadora 3.
El hueco 87 tiene un diámetro interno de 5,3 mm y
define una holgura P de 0,5 mm entre la parte de diámetro pequeño 31
y la pared interna de la envuelta 92, que es mayor que el espacio
libre P de 0,15 mm en la estructura convencional mostrada en la
figura 9. Esto reduce la transferencia de calor desde la bobina de
control de la corriente 22 hacia la culata del motor 8 a través del
hueco 87 incluso cuando el hueco 87 esté obstruido con carbón.
Otras configuraciones son idénticas a las
correspondientes de la primera realización, y la explicación de las
mismas con detalle será omitida en este caso.
La elevación de la temperatura de la bobina de
calentamiento 21 se midió para distintos valores de la longitud L de
la bobina de control de la corriente 22 dispuesta dentro de la
envuelta 92, con el hueco 87 obstruido con carbón. La medida de la
temperatura de la bobina de calentamiento 21 se efectúo durante
cuarenta segundos después de haber aplicado un voltaje nominal de 11
Voltios a la bujía de incandescencia 1 extraída de un motor después
de operar durante 100 horas a 2000 rpm bajo condiciones de plena
carga sin influencias del carbón en el espacio libre 85. Los
resultados se encuentran expuestos en la figura 6. La línea de
trazos indica como ejemplo comparativo una elevación de la
temperatura de la bobina de calentamiento 22 en la estructura
convencional, tal como se muestra en las figuras 8 y 9, en donde el
hueco 987 o espacio libre P es de 0,15.
Tal como puede verse en la figura 6, la
temperatura de la bobina de calentamiento 21 se eleva notablemente
conforme se incrementa la longitud L. Si la longitud L en esta
realización es idéntica a la correspondiente en el ejemplo
comparativo, se encontró que la elevación de la temperatura de la
bobina de calentamiento 21 de esta realización era inferior a la
correspondiente en el ejemplo comparativo.
La figura 7 muestra una bujía de incandescencia
11 de acuerdo con la tercera realización de la invención, la cual
es diferente de la primera realización sólo porque el extremo
posterior 228 de la bobina de control de la corriente 22 que conduce
hacia la punta del eje central 61 está configurada dentro de la
parte cónica 33 de la cubierta calentadora 3. Otras configuraciones
son idénticas con las de la primera realización, y se omitirá aquí
la explicación en detalle de las mismas.
La parte de conexión 229 de la bobina de control
de la corriente 22 enrollada alrededor de la punta del eje central
61, tal como se muestra en la figura 7, está dispuesta dentro de la
parte cónica 33, pero alternativamente configurada en el lado de la
parte de diámetro mayor 32 con respecto al límite B de la parte de
diámetro grande 32 y la parte cónica 32, porque la parte de conexión
229 no proporciona el control de la corriente en comparación con la
otra parte de la bobina de control de la corriente 22.
Aunque la presente invención se ha expuesto en
términos de la realización preferida con el fin de facilitar una
mejor comprensión de la misma, se observará que la invención puede
ser realizada de varias formas sin desviarse del alcance de la
invención, tal como se expone en las reivindicaciones adjuntas.
Se proporciona una bujía de incandescencia
utilizada en los motores Diesel, la cual incluye una envuelta de la
bujía, una cubierta calentadora, y un elemento calefactor. El
elemento calefactor comprende un arrollamiento de calentamiento y un
arrollamiento de control de la corriente conectada en serie con la
arrollamiento calentador para controlar la corriente que circula
hacia la arrollamiento calentador. La cubierta calentadora tiene
dispuesta en la misma el arrollamiento calentador y la bobina de
control de la corriente, y está insertada parcialmente en la
envuelta desde un extremo abierto de la misma. La cubierta
calentadora incluye una parte de diámetro pequeño y una parte de
diámetro grande conectada en serie con la parte de diámetro pequeño.
La totalidad de la parte de diámetro grande está dispuesta dentro de
la envuelta con un acoplamiento hermético, mientras que la totalidad
de la parte de diámetro pequeño sobresale del extremo abierto de la
envuelta para producir una holgura con una pared interna de un
agujero de montaje de bujía de incandescencia en la culata del
motor, para minimizar la transferencia de calor desde el elemento
calefactor a la culata del motor.
Claims (4)
1. Una bujía de incandescencia que comprende:
una envuelta (5; 92) de una longitud dada que
tiene un extremo abierto;
un arrollamiento calentador (21);
un arrollamiento de control de la corriente (22)
que tiene un coeficiente de temperatura positivo de resistencia
mayor que el correspondiente al arrollamiento calentador mencionado
(21), conectado a un extremo de la mencionada bobina calentadora,
y
una cubierta calentadora (3), que tiene dispuesta
en la misma el mencionado arrollamiento calentador (21) y el
mencionado arrollamiento de control de la corriente (22), insertado
parcialmente dentro de la mencionada envuelta (5; 92) desde el
extremo abierto, incluyendo que la mencionada cubierta calentadora
(3) una primera y una segunda porciones, incluyendo la primera
porción una parte de diámetro grande (32), incluyendo la segunda
porción una parte de diámetro pequeño (31), y una parte de conexión
(33) que se conecta entre la parte de diámetro grande y la parte de
diámetro pequeño en serie, en la que la totalidad de la parte de
diámetro grande (32) está dispuesta dentro de la mencionada envuelta
(5) en acoplamiento con la misma, en la que la parte de pequeño
diámetro (31) sobresale del extremo abierto de la mencionada
envuelta (5; 92), en la que
la totalidad del arrollamiento calentador (21) y
el mencionado arrollamiento de control de la corriente (22) están
dispuestos dentro de la segunda parte de la mencionada cubierta
calentadora (3), y
en la que un diámetro interior del extremo
abierto de la mencionada envuelta (5; 92) por el cual se inserta la
cubierta calentadora (3), es mayor o igual al diámetro de la parte
de diámetro grande (32) de la cubierta calentadora (3).
2. Una bujía de incandescencia tal como la
expuesta en la reivindicación 1, en la que la parte de conexión (33)
de la mencionada cubierta calentadora (3) es cónica.
3. Una bujía de incandescencia de acuerdo con la
reivindicación 1 ó 2, en la que se forma un hueco (87) entre la
envuelta (92) y la parte de diámetro pequeño (31).
4. Una estructura de montaje de bujía
incandescente que comprende una bujía de incandescencia de acuerdo
con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, y un agujero de
montaje (81) de la bujía incandescente formado en un motor, que
tiene montada en el mismo la mencionada bujía de incandescencia con
una holgura de 0,25 mm o más entre una pared exterior de la parte de
diámetro pequeño (31) de la cubierta calentadora (3) de la
mencionada bujía de incandescencia y una pared interna del
mencionado agujero de montaje (81) de la bujía de
incandescencia.
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| JP2745225B2 (ja) * | 1989-02-15 | 1998-04-28 | 自動車機器株式会社 | デイーゼルエンジン用グロープラグ |
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1998
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