ES2215953T3 - 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 uso en motores Otto a gas, con un cuerpo de aislador (1), con al menos una disposición fija de portaelectrodos de masa y con al menos un portaelectrodos central fijo, en donde una carcasa de bujía que presenta al menos una parte superior de carcasa (3) y una parte inferior de carcasa (4) rodea al menos parcialmente el cuerpo del aislador (1), en donde al menos la parte del lado de la cámara de combustión del cuerpo del aislador (1) está rodeada en forma resistente a la presión, con preferencia completamente, por la parte inferior (4) de la carcasa junto con la parte superior (3) de la carcasa, caracterizada porque la parte superior (3) de la carcasa y la parte inferior (4) de la carcasa están soldadas entre sí.
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 uso
en motores Otto a gas, con un cuerpo del aislador, con al menos una
disposición fija del portaelectrodos de masa y al menos un
portaelectrodos central fijo, en donde una carcasa de bujía de
encendido que presenta al menos una parte superior de carcasa y una
parte inferior de carcasa rodea el cuerpo del aislador al menos
parcialmente, en donde al menos la parte del lado de la cámara de
combustión del cuerpo del aislador está rodeada de forma resistente
a la presión, con preferencia completamente, por la parte inferior
de la carcasa junto con la parte superior de la carcasa.
En el caso de las bujías de encendido disponibles
actualmente para motores industriales a gas se trata, a menudo, de
productos que fueron derivados de la industria automotriz y
adaptados para uso preferente en motores industriales a gas mediante
las correspondientes mejoras. Esas bujías presentan, por lo general,
un electrodo central cilíndrico fijo que está provisto de un pin de
metal noble. Para los electrodos de masa fijos se utilizan tanto los
electrodos de gancho, como también dos a cuatro extremos de
electrodo colocados lateralmente. Los electrodos de masa de este
tipo también pueden estar provistos de una plaqueta de metal noble.
Las bujías de encendido de este tipo se conocen de los documentos EP
0834973 A2, EP 0859436 A1, EP 1049222 A1, DE 19641856 A1, así como
del documento WO 95/25372. Las bujías de encendido con carcasas
compuestas por varias partes se conocen, por ejemplo, del documento
GB 156.087 A o del documento US 6.152.095 A. Una desventaja esencial
de estas bujías de encendido conocidas en el estado de la técnica
consiste en que su resistencia a la presión presenta una
conformación insuficiente para una operación continua. De esta
manera, en bujías de encendido según el estado de la técnica se
produce frecuentemente una expulsión accidental del cuerpo del
aislador o del electrodo central de base. Si esto sucede en estados
operativos, en los que predomina una elevada presión interna en el
cilindro del motor de combustión interna, puede producirse de
acuerdo con el estado de la técnica una expulsión explosiva del
cuerpo del aislador y/o del electrodo central de base, lo que, entre
otros, también puede poner en peligro al personal operativo
presente.
En el documento US 5.918.571, como también en el
documento GB 22 49 345 A, se muestra en cada caso una bujía de
encendido de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, en la
que una parte superior de la carcasa y una parte inferior de la
carcasa rodean el cuerpo del aislador. En la patente estadounidense
mencionada, la parte superior y la parte inferior de la carcasa
presentan un área de superposición, en la que están unidas a presión
una con otra. A través de esta medida se logra una cierta
resistencia a la presión. Pero con las presiones pico que se
producen en la cámara de combustión, sobre todo en los motores
industriales a gas, esta resistencia a la presión no es suficiente.
En el documento GB 22 49 345 A se propone de modo alternativo
enroscar entre sí las partes de la carcasa. Pero en el enroscado
siempre es difícil lograr el mismo pretensado. Ello conlleva el
peligro de que las juntas entre las partes de la carcasa y el cuerpo
del aislador no sellen de forma óptima, produciéndose así un escape
de gas de la bujía de encendido. Además, un enroscado requiere
disponer de espesores de pared suficientes de la parte superior y de
la parte inferior de la carcasa que permitan realizar las roscas.
Ello genera la desventaja de que estas bujías de encendido
relativamente anchas presentan una mayor necesidad de espacio.
Por lo tanto, la misión de la invención es evitar
las desventajas enunciadas precedentemente y poner a disposición una
bujía de encendido especialmente resistente a la presión, pero que
también sea de fabricación sencilla.
Esto se logra según la invención al estar
soldadas entre sí la parte superior de la carcasa y la parte
inferior de la carcasa.
A través de la conformación según la invención de
la carcasa de la bujía de encendido con una parte inferior de la
carcasa y una parte superior de la carcasa, las distintas partes
pueden fabricarse muy resistentes a la presión, desplazarse luego
sobre el cuerpo del aislador y unirse mediante soldadura, de modo
que se obtenga una bujía de encendido de gran resistencia a la
presión. Después de la soldadura se produce un proceso de
encogimiento al enfriarse la carcasa de la bujía de encendido, que
genera un mayor pretensado. A causa de ello, las juntas
favorablemente previstas entre el cuerpo del aislador y la carcasa
de la bujía de encendido son cargadas con presión adicional, por lo
que se logra un sellado especialmente efectivo.
En la bujía de encendido fabricada de esta
manera, el conjunto compuesto por la parte inferior de la carcasa y
la parte superior de la carcasa rodea el cuerpo del aislador de modo
que se evite efectivamente una expulsión accidental del cuerpo del
aislador o del electrodo central de base fuera de la carcasa de la
bujía de encendido. Las denominaciones parte inferior y parte
superior de la carcasa se refieren a la ubicación normal en la
colocación de una bujía de encendido, en la que la parte inferior de
la carcasa está orientada hacia abajo en dirección a la cámara de
combustión y la parte superior de la carcasa, hacia arriba en la
dirección delenchufe de la bujía de encendido.
Respecto de la unión de las distintas partes de
la carcasa de la bujía de encendido, es especialmente ventajoso que,
antes de soldarse las mismas, se superpongan en su área de contacto
y/u opcionalmente se prensen además entre sí. Mediante este tipo de
unión en el área de contacto entre las distintas partes de la
carcasa de la bujía de encendido, se fabrica una bujía de encendido
especialmente resistente a la presión.
Para fijar la bujía de encendido en el cilindro
es especialmente ventajoso que al menos una parte de la carcasa de
la bujía de encendido presente una rosca para enroscar en una cabeza
de cilindro.
Las formas de realización ventajosas prevén que
las distintas partes de la carcasa de la bujía de encendido se hayan
fabricado de material con capacidad de conducción eléctrica y/o las
uniones de las distintas partes de la carcasa de la bujía de
encendido sean de conformación conductiva en su respectiva área de
contacto. Así, la carcasa de la bujía de encendido puede utilizarse
como pieza de unión con conductividad eléctrica entre al menos un
electrodo de masa y el cilindro o bien el bloque del motor.
La resistencia a la presión de la bujía de
encendido además es aumentada en ejemplos de realización de especial
preferencia debido a que el cuerpo del aislador presenta al menos un
reborde que se extiende preferentemente en todo su perímetro, el
cual está dispuesto preferentemente en al menos un área de contacto
de al menos dos partes de carcasa, en donde es favorable realizar la
soldadura sobre el reborde.
Las variantes de realización ventajosas de la
carcasa de bujía de encendido compuesta por varias partes y con
conductividad eléctrica prevén que la disposición del
portaelectrodos de masa esté dispuesta en la carcasa de la bujía de
encendido y presente al menos un electrodo de masa. La denominación
disposición del portaelectrodos de masa se refiere aquí a una
disposición de al menos un portaelectrodos de masa en el que, a su
vez, se dispuso al menos un electrodo de masa.
Para garantizar una prolongada vida útil de la
bujía de encendido, algunos ejemplos de realización preferidos
prevén que la disposición del portaelectrodos de masa presente
preferentemente cuatro electrodos de masa planos, dispuestos
perpendicularmente entre sí, con preferencia orientados hacia
dentro. En este caso es nuevamente ventajoso que al menos un
electrodo de masa y/o al menos una disposición del portaelectrodos
de masa estén soldados con al menos una parte de la carcasa de la
bujía de encendido y/o estén integrados en al menos una parte de la
carcasa de la bujía de encendido.
En el portaelectrodos central conformado como
contraparte de los electrodos de masa y de la disposición del
portaelectrodos de masa, es especialmente ventajoso que se haya
dispuesto al menos uno, con preferencia cuatro electrodos centrales
planos -preferentemente orientados hacia fuera- perpendiculares
entre sí en el portaelectrodos central. En este caso, el
portaelectrodos central, como también la disposición de
portaelectrodos de masa, puede presentar uno o varios
portaelectrodos individuales, así como electrodos. Es especialmente
ventajoso que los electrodos del portaelectrodos central y de la
disposición de portaelectrodos de masa estén dispuestos en cada caso
a pares y enfrentados en plano paralelo con un espacio de aire entre
ellos a efectos del aislamiento. Mediante una disposición de este
tipo se logra un encendido muy bueno y confiable de la mezcla de
combustible y aire, así como también una prolongada vida útil de la
bujía de encendido resistente a la presión.
Una variante especialmente resistente a la
presión se logra porque el portaelectrodos central está montado
sobre el cuerpo del aislador y/o rodea el electrodo central de base
y/o está soldado con el electrodo central de base, preferentemente
en su totalidad. De ese modo se evita sobre todo una expulsión
accidental por presión del electrodo central de base hacia el
exterior de la bujía de encendido.
En el sentido de una prolongada vida útil de la
bujía de encendido, variantes de realización especialmente
ventajosas prevén que la longitud de los cantos de los electrodos
centrales y/o de los electrodos de masa sea mayor que 4 mm, con
preferencia mayor que 6 mm. Se logra aumentar aún más la vida útil
de los electrodos si los electrodos de la disposición del
portaelectrodos central presentan un recubrimiento de metal noble
y/o plaquetas de metal noble.
Para fabricar una bujía de encendido de este
tipo, un procedimiento ventajoso prevé que las distintas partes de
la carcasa de la bujía de encendido se fabriquen por separado, se
desplacen por encima del cuerpo de un aislador estándar habitual en
el comercio y/o se superpongan y se suelden. De este modo, puede
usarse el cuerpo de un aislador estándar para la fabricación de una
bujía de encendido según la invención, lo que reduce notablemente
los costos de producción para una bujía de ese tipo. Con preferencia
se prevé que las partes de la carcasa se suelden mediante láser.
Especialmente ventajoso es, además, que el portaelectrodos central
fabricado con anterioridad se desplace sobre un electrodo central de
base del cuerpo del aislador hasta el zócalo del aislador, donde se
suelda.
Otras formas de realización ventajosas prevén que
la disposición de portaelectrodos de masa sea soldada con al menos
una parte de la carcasa de la bujía de encendido o se fabrique
integrada en al menos una parte de la carcasa de la bujía de
encendido y que para soldar se utilice un procedimiento de soldadura
láser que opera en forma de pulsos y/o continua y/o un procedimiento
de soldadura por haz de electrones y/o un procedimiento de soldadura
con chorro de plasma y/o un procedimiento de soldadura a alto vacío
y/o la técnica de soldadura por resistencia.
Otras características y detalles de la presente
invención resultan de la siguiente descripción de la figura. Aquí
muestra:
Fig. 1 una representación en corte de una bujía
de encendido según la invención.
En la bujía de encendido según la invención se
emplea un cuerpo de aislador estándar como el que es utilizado
habitualmente en el comercio por diversos fabricantes de bujías de
encendido.
Este cuerpo del aislador 1 (generalmente
fabricado de cerámica) se inserta en la parte superior 3 de una
carcasa de la bujía de encendido agregando a ambos lados una junta
2. La parte inferior 4 de la carcasa de la bujía de encendido 4
también se desliza sobre el cuerpo del aislador 1. En otra etapa de
fabricación, la parte superior 3 y la parte inferior 4 son prensadas
conjuntamente, con preferencia en el área del reborde 15 del
aislador. En estado pretensado, las partes de la carcasa son
soldadas entre sí en 5 utilizando láser.
Mediante esta forma de construcción, la parte
superior 3 de la carcasa puede conformarse de modo muy estable a la
presión. Se evita, por lo tanto, una expulsión del cuerpo del
aislador 1 causada por la presión del motor. Mediante el proceso de
soldadura en el área de contacto 5 en la carcasa pretensada 3, los
componentes de la carcasa son pretensados de modo continuo,
produciéndose así un sellado entre la carcasa 3,4 - junta 2 y el
cuerpo del aislador 1.
Como materiales para la parte superior e inferior
3,4 de la carcasa pueden emplearse aceros para construcción
soldables, aceros finos, así como sus aleaciones, pero también
aleaciones a base de níquel o latón. La ventaja de la carcasa de
latón radica en la mejor derivación del calor.
Mediante la forma elegida de la carcasa,
compuesta por dos concavidades, puede fabricarse una bujía de
encendido de alta presión muy compacta, por ejemplo con una rosca 13
de M 18 x 1,5.
En la parte inferior 4 de la carcasa puede
aplicarse del lado del motor una disposición de portaelectrodos de
masa 6. En el caso concreto, debido a la temperatura y a la
resistencia a la corrosión en caliente se suelda con láser una
disposición de portaelectrodos de masa 6 de Inco Alloy 600 (Mat. Nº
2.4816) con la carcasa en el área 7. Como alternativas también
pueden utilizarse otras aleaciones a base de níquel o aceros finos
de altas temperaturas. La disposición de los portaelectrodos de masa
6 eventualmente también podrían fabricarse en una sola pieza, es
decir, como componente integrante de la parte inferior 4 de la
carcasa.
A través de la realización de la disposición del
portaelectrodos de masa 6 con 4 extremos de electrodo se asegura un
buen acceso a la mezcla.
La disposición del portaelectrodos de masa 6 está
provista de plaquetas de metal noble (= electrodos de masa 9),
siendo éstas soldadas de un solo lado o de ambos mediante láser con
el soporte 6. La soldadura se realiza de modo tal que la ranura
permanezca cerrada en los lados de los electrodos. Es decir que,
entre las plaquetas de metal noble y los extremos del
portaelectrodos no existe ranura abierta (o abertura) alguna por la
que pueda ingresar gas.
A través de esa construcción es posible producir
bordes de erosión muy prolongados de los electrodos con respecto al
tamaño compacto del componente completo. En la disposición del
portaelectrodos de masa se emplean plaquetas de metal noble 9 con
una longitud de bordes superior a 4,0 mm.
En el caso concreto, la longitud de los bordes
del electrodo de masa 9 es de 6,25 mm.
En los electrodos de masa 9 se utilizan plaquetas
con las dimensiones 6,25 x 1,6 x 0,5 mm (pero también pueden usarse
otras dimensiones). Como metal noble pueden usarse, por ejemplo,
aleaciones Pt Rh (90/10, 95/5, 80/20, 75/25).
Como procedimientos de soldadura pueden emplearse
láser pulsado, láser de operación continua (láser CW),
procedimientos de soldadura por haz de electrones o procedimientos
de soldadura al vacío y alto vacío, así como la soldadura con chorro
de plasma o la técnica de soldadura por resistencia.
El electrodo central de base 12 del cuerpo del
aislador 1 se suelda con un portaelectrodos central 10 en el área
11. Mediante el portaelectrodos central 10 puede determinarse la
ubicación de la chispa de acuerdo con la disposición del
portaelectrodos de masa 6. El portaelectrodos central 10 se desplaza
sobre el electrodo central de base 12, hasta que se apoya
directamente sobre el zócalo 14 del aislador. En esta posición se
suelda con el electrodo central de base en el área 11. Mediante esta
disposición, el portaelectrodos central 10 y el electrodo central de
base 12 están asegurados contra alta presión. No es posible que se
produzca la expulsión del electrodo central de base hacia fuera del
zócalo del aislador a causa de la presión del motor, dado que el
portaelectrodos central 10 soldado con el electrodo central de base
12 está apoyado sobre el zócalo 14 del aislador. La unión soldada 11
entre el portaelectrodos y el electrodo se produce a través de la
soldadura con un láser pulsado. Pero también puede usarse un láser
de operación continua (láser CW), el procedimiento de soldadura por
haz de electrones, un procedimiento de soldadura con soldante o la
técnica de soldadura por resistencia.
La soldadura 11 puede realizarse a lo largo de la
longitud total del electrodo central de base 12, en donde se suelda
desde fuera a través del portaelectrodos central 10 hasta el
electrodo central de base 12. Puede tratarse de una o varias
soldaduras de punto, así como de una o varias soldaduras por
costura, que pueden estar dispuestas en el eje longitudinal, según
sea necesario repetidas veces en el perímetro o radialmente, según
sea necesario también repetidas veces en el perímetro.
El portaelectrodos central 10 se diseña de modo
tal que permita un buen acceso a la mezcla. Mediante la realización
conforme a la invención puede efectuarse con facilidad un ajuste
posterior. El portaelectrodos central se diseña de modo tal que
puedan soldarse electrodos centrales 8 con una longitud superior a 4
mm. Concretamente en esta invención, la longitud del borde del
electrodo central 8 es de 6,25 mm. El portaelectrodos central 10 se
conforma con 4 extremos individuales de electrodos, sobre los que se
soldaron electrodos de metal noble como electrodos centrales 8.
La disposición de electrodos centrales 10 está
provista de plaquetas de metal noble como electrodos centrales 8, en
donde éstas se sueldan mediante láser de un lado o de ambos lados
con el portador. La soldadura se realiza de modo tal que la ranura
se cierra en los lados de los electrodos. Es decir que, entre las
plaquetas de metal noble y los extremos de los portaelectrodos, no
existe ranura abierta (o abertura) alguna por la que pueda ingresar
gas.
Como material del portaelectrodos central se
utiliza en este caso concreto Inco Alloy 600 (Mat. Nº 2.4816). Como
alternativas también pueden usarse otras aleaciones a base de níquel
o aceros finos de altas temperaturas.
En los electrodos centrales 8 se usan plaquetas
con las dimensiones 6,25 x 2,0 x 0,5 mm (también pueden usarse otras
dimensiones). Como metal noble pueden usarse, por ejemplo,
aleaciones Pt Rh (90/10, 95/5, 80/20, 75/25).
Claims (16)
1. Bujía de encendido de un motor de combustión
interna, especialmente para uso en motores Otto a gas, con un cuerpo
de aislador (1), con al menos una disposición fija de
portaelectrodos de masa y con al menos un portaelectrodos central
fijo, en donde una carcasa de bujía que presenta al menos una parte
superior de carcasa (3) y una parte inferior de carcasa (4) rodea al
menos parcialmente el cuerpo del aislador (1), en donde al menos la
parte del lado de la cámara de combustión del cuerpo del aislador
(1) está rodeada en forma resistente a la presión, con preferencia
completamente, por la parte inferior (4) de la carcasa junto con la
parte superior (3) de la carcasa, caracterizada porque la
parte superior (3) de la carcasa y la parte inferior (4) de la
carcasa están soldadas entre sí.
2. Bujía de encendido de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizada porque las distintas partes
(3, 4) de la carcasa de la bujía de encendido están superpuestas en
su área de contacto (5).
3. Bujía de encendido de acuerdo con la
reivindicación 1 o 2, caracterizada porque la parte superior
(3) de la carcasa y la parte inferior (4) de la carcasa están
soldadas entre sí mediante láser.
4. Bujía de encendido de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el cuerpo del
aislador (1) presenta al menos un reborde (15) que preferentemente
se extiende por todo su perímetro, el cual está dispuesto
preferentemente en al menos un área de contacto (5) de al menos dos
partes de carcasa (3, 4).
5. Bujía de encendido de acuerdo con la
reivindicación 4, caracterizada porque la parte superior (3)
de la carcasa y la parte inferior (4) de la carcasa están soldadas
entre sí sobre el reborde (15).
6. Bujía de encendido de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque al menos una
parte de la carcasa de la bujía de encendido presenta una rosca (13)
para enroscar en una culata.
7. Bujía de encendido de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque las distintas
partes (3, 4) de la carcasa de la bujía de encendido están
fabricadas de material con conductividad eléctrica y/o las uniones
de las distintas partes (3, 4) de la carcasa de la bujía de
encendido están conformadas conductivamente en su respectiva área de
contacto (5).
8. Bujía de encendido de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque las distintas
partes (3, 4) de la carcasa de la bujía de encendido presentan
preferentemente cada una al menos una junta de sellado (2) contra el
cuerpo del aislador (1).
9. Bujía de encendido de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque la disposición
de portaelectrodos de masa (6) está dispuesta en la carcasa de la
bujía de encendido y presenta al menos un electrodo de masa (9).
10. Bujía de encendido de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque la disposición
de portaelectrodos de masa (6) presenta, con preferencia, cuatro
electrodos de masa (9) planos, dispuestos perpendicularmente entre
sí, con preferencia orientados hacia dentro.
11. Bujía de encendido de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque al menos un
electrodo de masa (9) y/o al menos una disposición de
portaelectrodos de masa (6) están soldados con al menos una parte
(4) de la carcasa de la bujía de encendido y/o está integrado en al
menos una parte (4) de la carcasa de la bujía de encendido.
12. Bujía de encendido de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque está o están
dispuestos en el portaelectrodos central (10) al menos uno, con
preferencia cuatro electrodos centrales (8) planos, dispuestos en
forma perpendicular entre sí, con preferencia orientados hacia
fuera.
13. Procedimiento para la fabricación de una
bujía de encendido de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a
12, caracterizado porque las distintas partes (3, 4) de la
carcasa de la bujía de encendido se fabrican por separado, se
desplazan sobre un cuerpo de aislador (1) estándar de uso habitual
en el mercado y/o se superponen y se sueldan.
14. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 13, caracterizado porque las partes (3, 4) de
la carcasa se sueldan entre sí mediante láser.
15. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 13 o 14, caracterizado porque el
portaelectrodos central (10) fabricado previamente se desplaza sobre
un electrodo central de base (12) del cuerpo del aislador (1) hasta
apoyar sobre el zócalo (14) del aislador y se suelda.
16. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 13 a 15, caracterizado porque la disposición
de portaelectrodos de masa (6) es soldada con al menos una parte (4)
de la carcasa de la bujía de encendido o es integrada en al menos
una parte (4) de la carcasa de la bujía de encendido.
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