ES2297568T3 - Conector de bujia de encendido. - Google Patents

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Markus Kraus
Arno Gschirr
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Abstract

Conector (2) de bujía de encendido, especialmente para motores grandes, con un dispositivo antiparasitario inductivo (3) que presenta un núcleo ferromagnético (14) con al menos un devanado (13), preferiblemente una bobina, y una resistencia óhmica en corriente continua de al menos 20 Omega a 20ºC, caracterizado porque el dispositivo antiparasitario inductivo (3) presenta una inductividad comprendida entre 200 µH y 500 µH, preferiblemente entre 300 µH y 400 µH, y porque el dispositivo antiparasitario (3) tiene una resistencia óhmica en corriente continua de al menos 100 Omega, preferiblemente al menos 500 Omega, a 20ºC.

Description

Conector de bujía de encendido.
La presente invención concierne a un conector de bujía de encendido, especialmente para motores grandes, como, por ejemplo, motores de gas grandes, con un dispositivo antiparasitario inductivo que presenta un núcleo ferromagnético con al menos un devanado, preferiblemente una bobina, y una resistencia óhmica en corriente continua de al menos 20 \Omega a 20ºC.
Los conectores de bujía de encendido forman una unión sustancialmente rígida entre bujías de encendido hundidas profundamente en taladros del bloque del motor, sobre todo en motores grandes, y las líneas de encendido que conducen a al menos una bobina de encendido. Pueden alcanzar una longitud de más de medio metro. Su rigidez se elige de modo que, por un lado, sea posible de manera sencilla un enchufado sobre la bujía de encendido, preferiblemente sin una herramienta adicional. Por otro lado, los conectores de bujía de encendido presentan en general cierta flexibilidad residual. Por tanto, no son casi nunca completamente rígidos.
Además, se conoce en el estado de la técnica el recurso de emplear elementos de resistencias óhmica para desparasitar instalaciones de encendido. El inconveniente de estas resistencias desparasitadoras es que éstas consumen innecesariamente mucha energía útil para la amortiguación de las perturbaciones de alta frecuencia. Esta energía de pérdida, por un lado, tiene que ser proporcionada por el sistema de encendido y, por otro lado, conduce al calentamiento de los componentes implicados, como, por ejemplo, el conector de bujía de encendido. Este calentamiento es muy problemático por cuanto que, debido a la resistencia del aislamiento eléctrico requerida, entre otros elementos, por el conector de bujía de encendido, se emplean materiales que son también malos conductores del calor. Esta problemática se agudiza especialmente cuando, como es usual en motores grandes, se trabaja con sistemas de encendido que generan energías de encendido muy altas. El documento FR 1 279 413 revela un conector de bujía de encendido de la clase citada al principio. El documento FR 2 225 857 muestra conectores de bujía de encendido con un elemento antiparasitario que presenta una resistencia óhmica de 15 a 30 \Omega y una inductividad de 300 a 800 \muH. El documento FR 2 225 857 no muestra un núcleo ferromagnético.
El cometido de la invención consiste en crear un conector de bujía de encendido que contribuya a eliminar los problemas expuestos.
Este problema se resuelve con un conector de bujía de encendido, especialmente para motores grandes, según la reivindicación 1.
El empleo de un dispositivo antiparasitario inductivo según la invención en lugar del empleo único de una resistencia óhmica en corriente continua mejora netamente el balance de energía, ya que el dispositivo antiparasitario puede diseñarse de modo que represente al mismo tiempo una alta resistencia para altas frecuencias y una resistencia muy pequeña para energía útil de más baja frecuencia. Para conseguir un comportamiento antiparasitario óptimo se utiliza la inductividad del devanado o bobina en combinación con la resistencia óhmica en corriente continua. Para conseguir una inductividad suficiente se tiene que emplear un devanado con un núcleo ferromagnético. Para mantener la forma de construcción con el menor tamaño que sea posible, el devanado o la bobina puede presentar un alambre de resistencia para proporcionar la resistencia óhmica en corriente continua. Una forma de realización preferida prevé que el núcleo ferromagnético sea de un material eléctricamente no conductor o de ohmiaje muy alto. Según la invención, se utiliza un núcleo de ferrita no conductor eléctricamente y una resistencia específica en corriente continua del dispositivo antiparasitario de al menos 100 \Omega, preferiblemente al menos 500 \Omega, a 20ºC.
Otros detalles y ventajas de la presente invención se desprenden de la descripción siguiente de los dibujos. Muestran en éstos:
La figura 1, un ejemplo de realización de un conector de bujía de encendido según la invención,
La figura 2, una zona parcial del conector de bujía de encendido de la figura 1 en el área del dispositivo antiparasitario inductivo,
La figura 3, una variante de realización del dispositivo antiparasitario inductivo rodeado por un cuerpo de cerámica y
La figura 4, un esquema eléctrico equivalente.
La figura 1 muestra una estructura según la invención en una representación esquemática en sección. La bobina de encendido 1 está representada en forma fuertemente simplificada y puede construirse del modo conocido en el estado de la técnica. Una línea de encendido 5 se extiende desde la bujía de encendido 1 hacia adentro del conector 2 de bujía de encendido, el cual está dispuesto en un taladro 6 del bloque 7 del motor y está enchufado sobre una bujía de encendido 4. Usualmente, en el extremo del conector 2 de bujía de encendido que queda alejado de la bujía de encendido 4 se encuentra un contacto de enchufado que sirve para establecer la unión con un cable de encendido externo 5. Este detalle no se ha representado aquí, pero puede estar realizado en la forma conocida en el estado de la técnica. El conector de bujía de encendido es preferiblemente un componente independiente de la bobina de encendido 1. Se evitan así cargas innecesarias de la bobina de encendido por efecto de vibración y calor, ya que la bobina de encendido, unida con el conector 2 de bujía de encendido a través de la línea de encendido 5, puede estar dispuesta en un lugar alejado.
El conector 2 de bujía de encendido presenta un soporte 10 de politetrafluoretileno con un taladro central 11. A través de este taladro se extiende la línea de encendido 5 en el interior del conector 10 de bujía de encendido hasta el dispositivo antiparasitario inductivo 3. Como se representa, el conector 2 de bujía de encendido se enchufa sobre la bujía de encendido 4, tal como es conocido en el estado de la técnica, estableciéndose un contactado eléctrico a través del contacto de conexión 12. El soporte 10 del conector de bujía de encendido, que es en sí sustancialmente rígido, hace posible que el enchufado sobre la bujía de encendido 4 sea suficiente para fijar el conector de bujía de encendido. Sin embargo, puede estar previsto, además, un dispositivo de inmovilización 8 que fije el conector 10 de bujía de encendido al bloque 7 del motor. Pueden estar previstas para esto uniones de atornillamiento, uniones de enchufado u otras uniones de apriete. Para obtener la máxima acción del dispositivo antiparasitario inductivo 3 con pérdidas lo más pequeñas que sea posible, el dispositivo antiparasitario 3 deberá montarse lo más cerca posible de la fuente de perturbación principal. La fuente de perturbación es aquí el salto de chipas en los electrodos de la bujía de encendido 4. Dado que la ubicación del dispositivo antiparasitario inductivo 3 en la bujía de encendido prácticamente no es posible por motivos mecánicos y térmicos y también teniendo en cuenta el tamaño de construcción del elemento antiparasitario inductivo 3, este elemento antiparasitario inductivo 3 deberá conectarse eléctricamente al contacto de conexión 12 lo más cerca de éste que sea posible y de preferencia en posición sustancialmente inmediata al mismo. Esto se muestra en las figuras 2 y 3. Debido al elemento antiparasitario inductivo 3, toda la línea de encendido 5 está desparasitada en el lado del dispositivo 3 que queda alejado de la bujía de encendido. Esto es especialmente favorable en el caso de bobinas de encendido dispuestas alejadas unas de otras, ya que, de no ser así, las líneas de encendido 5, que son muy largas sobre todo en motores grandes, actuarían como antenas para las señales parásitas producidas por la bujía de encendido.
El dispositivo antiparasitario inductivo 3 deberá diseñarse básicamente de modo que se supriman especialmente parásitos dentro sobre todo del dominio de frecuencia comprendido entre 1 MHz y 1 GHz, preferiblemente entre 30 MHz y 1 GHz. Es favorable a este respecto que el dispositivo antiparasitario inductivo presente una inductividad comprendida entre 200 \muH y 500 \muH, preferiblemente entre 300 \muH y 400 \muH. La resistencia a la tensión del conector 2 de bujía de encendido deberá ser en su totalidad de más de 10 kV, preferiblemente de 30 kV. Junto con las resistencias óhmicas en corriente continua del dispositivo antiparasitario inductivo que ya se han indicado más arriba, esto hace posible la transmisión de altas energías de encendido con pérdidas muy pequeñas y, por tanto, hace posible también un desarrollo de calor muy pequeño. En la práctica, se pueden transmitir así sin problemas energías de encendido de más de 200 mJ a 1 J con una frecuencia de encendido o un número de encendidos por unidad de tiempo de 12,5 Hz a 15 Hz. Cuando se emplea un alambre de resistencia, éste puede consistir preferiblemente en una aleación de níquel y cromo. Ejemplos de tales aleaciones se comercializan bajo el nombre comercial ISA-CHROM.
Variantes favorables del conector de bujía de encendido prevén que éste presente una longitud de al menos 10 cm, preferiblemente entre 40 cm y 70 cm. Sin embargo, referido a la posición del dispositivo antiparasitario inductivo 3, puede estar previsto también que el extremo del conector 2 de bujía de encendido que queda alejado del contacto de conexión 12 esté distanciado del extremo del dispositivo antiparasitario inductivo 3 que queda alejado del contacto de conexión 12 en al menos 10 cm, preferiblemente entre 40 cm y 70 cm.
La figura 2 muestra en detalle el dispositivo antiparasitario inductivo 3 representado tan solo esquemáticamente en la figura 1. Este tiene favorablemente una longitud máxima de 80 mm y un diámetro máximo de 12 mm. En el ejemplo mostrado está dispuesto un devanado 13 de alambre de resistencia 16 alrededor de un núcleo ferromagnético 14, por ejemplo de ferrita no eléctricamente conductora. En la figura 2 se muestran el núcleo y el devanado en una representación en sección en la zona superior y en un alzado lateral en la zona inferior. En lugar del alambre de resistencia 16 se puede emplear también un alambre normal con una menor resistencia óhmica cuando un componente de resistencia óhmica adicional se conecte entonces en serie con el devanado 13. El devanado 13 está arrollado en el ejemplo de realización mostrado sobre un portadevanado adicional 15. Sin embargo, éste puede suprimirse también en otros ejemplos de realización. En estos casos se arrolla directamente sobre el núcleo 14 el devanado 13 del alambre normal o del alambre de resistencia. Mediante una selección correspondiente del material del núcleo 14 y del aislamiento del alambre normal o del alambre de resistencia se puede conseguir también aquí una resistencia a la tensión del conector de bujía de encendido, preferiblemente entre ambos terminales 17 y 12, de más de 10 kV, preferiblemente más de 30 kV. Para esta variante se ofrecen sobre todo núcleos de ferrita de alto ohmiaje. En cualquier caso, es favorable que el núcleo 14 esté dispuesto dentro con respecto al devanado 13. Por los motivos antes indicados, el contacto de conexión 12 para la bujía de encendido 4 está dispuesto de preferencia directamente en el extremo inferior del devanado 13. En el extremo opuesto del devanado 13 está previsto un dispositivo 17 de enchufado, de apriete o de atornillamiento que sirve para el contactado de la línea de encendido 5. Son favorables aquí uniones que puedan establecerse introduciendo las líneas de encendido 5 en el taladro 11 y que preferiblemente ya no puedan soltarse después. Sin embargo, puede estar previsto también alternativamente que la línea de encendido 5 se una directamente con el alambre de resistencia 16, pudiendo suprimirse el componente 17. El elemento antiparasitario inductivo 3, al igual que la línea de encendido 5, puede aprisionarse dentro del taladro 11 del soporte 10, pero también puede encapsularse con este soporte.
La figura 3 se muestra otra variante del dispositivo antiparasitario 3. Éste presente un cuerpo de cerámica 18 que rodea al núcleo ferromagnético 14, al devanado 13 con la resistencia óhmica en corriente continua y también, en este ejemplo de realización, al contacto de conexión 12. Cuando el ejemplo de realización según la figura 3 está integrado en el conector de bujía de encendido, el soporte 10 rodea nuevamente al cuerpo de cerámica 18. El espacio intermedio entre el devanado 13 y el cuerpo de cerámica 18 puede rellenarse, por ejemplo, con resina de poliéster fundida o similar.
La figura 4 muestra un esquema eléctrico equivalente para la disposición de la bobina de encendido 1, el enchufe 2 de bujía de encendido con dispositivo antiparasitario inductivo 3 y la bujía de encendido 4. La bobina de encendido 1 y el conector 2 de bujía de encendido dispuesto por separado de ella están unidos eléctricamente una con otro a través de la línea de encendido 5. El dispositivo antiparasitario inductivo 3 comprende tanto la inductividad 3b como la resistencia óhmica en corriente continua 3a. La resistencia óhmica en corriente continua de 20 \Omega a 20ºC puede ser producida y/o completada o complementada por un componente de resistencia adicional 3a conectado en serie, tal como se representa en la figura 4. Sin embargo, es más favorable que la resistencia en corriente continua sea proporcionada, de preferencia completamente, por el empleo de un alambre de resistencia para la bobina o el devanado 13.

Claims (14)

1. Conector (2) de bujía de encendido, especialmente para motores grandes, con un dispositivo antiparasitario inductivo (3) que presenta un núcleo ferromagnético (14) con al menos un devanado (13), preferiblemente una bobina, y una resistencia óhmica en corriente continua de al menos 20 \Omega a 20ºC, caracterizado porque el dispositivo antiparasitario inductivo (3) presenta una inductividad comprendida entre 200 \muH y 500 \muH, preferiblemente entre 300 \muH y 400 \muH, y porque el dispositivo antiparasitario (3) tiene una resistencia óhmica en corriente continua de al menos 100 \Omega, preferiblemente al menos 500 \Omega, a 20ºC.
2. Conector de bujía de encendido según la reivindicación 1, caracterizado porque el devanado (13) presenta un alambre de resistencia (16) para proporcionar la resistencia óhmica en corriente continua.
3. Conector de bujía de encendido según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque, preferiblemente en el dispositivo antiparasitario (3), un componente de resistencia está conectado en serie con el devanado (13).
4. Conector de bujía de encendido según una de las reivindicaciones 1 a 3 con un contacto de conexión para una bujía de encendido, caracterizado porque el dispositivo antiparasitario inductivo (3) está conectado eléctricamente al contacto de conexión (12) lo más cerca a éste que sea posible y de preferencia en forma sustancialmente directa.
5. Conector de bujía de encendido según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el núcleo ferromagnético (14), el devanado (13) y la resistencia óhmica en corriente continua están rodeados al menos parcialmente por un cuerpo de cerámica (18).
6. Conector de bujía de encendido según una de las reivindicaciones 1 a 5 con un contacto de conexión para una bujía de encendido, caracterizado porque el dispositivo antiparasitario inductivo (3) presenta en su lado alejado del contacto de conexión (12) un dispositivo (17) de unión por enchufado, apriete o atornillamiento para el contactado de una línea de encendido (5) tendida al menos parcialmente en el conector de bujía de encendido.
7. Conector de bujía de encendido según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el núcleo ferromagnético (14) presenta ferrita y de preferencia consiste sustancialmente en ferrita.
8. Conector de bujía de encendido según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el dispositivo antiparasitario inductivo (3) actúa en el dominio de frecuencia comprendido entre 1 MHz y 1 GHz, preferiblemente entre 30 MHz y 1 GHz.
9. Conector de bujía de encendido según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque presenta una resistencia a la tensión de más de 10 kV, preferiblemente más de 30 kV.
10. Conector de bujía de encendido según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque presenta una longitud de al menos 10 cm, preferiblemente una longitud comprendida entre 40 cm y 70 cm.
11. Conector de bujía de encendido según una de las reivindicaciones 1 a 9 con un contacto de conexión para una bujía de encendido, caracterizado porque el extremo del conector (2) de bujía de encendido que queda alejado del contacto de conexión (12) está distanciado del extremo del dispositivo antiparasitario inductivo (3) que queda alejado de dicho contacto de conexión (12) en al menos 10 cm, preferiblemente en una distancia comprendida entre 40 cm y 70 cm.
12. Conector de bujía de encendido según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque es un componente sustancialmente rígido, preferiblemente con un soporte (10) de politetrafluoretileno.
13. Conector de bujía de encendido según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque es un componente independiente de una bobina de encendido (1).
14. Conector de bujía de encendido según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el devanado (13) está arrollado directamente sobre el núcleo (14).
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