ES2318793T3 - Bujia de encendido de plasma para un motor de combustion interna. - Google Patents
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Abstract
Bujía de encendido (1) para el motor de combustión interna de un vehículo automóvil, de forma general sensiblemente alargada, que tiene: - una parte inferior esencialmente capacitiva (C) que tiene dos electrodos coaxiales (2, 3), - una parte superior esencialmente inductiva (I) que tiene: - un mandril (8) central, - un bobinado (5) coaxial alrededor del mandril (8), - una envoltura externa (61) tubular que asegura una función de blindaje electromagnético, - un aislante (7) interpuesto radialmente entre la envoltura (61) y el bobinado (5), caracterizada porque la parte superior esencialmente inductiva (I) tiene una segunda envoltura interna (62) de blindaje electromagnético que está interpuesta radialmente entre el aislante (7) y la envoltura externa (61).
Description
Bujía de encendido de plasma para un motor de
combustión interna.
El invento se refiere a una bujía de generación
de plasma utilizada principalmente para el encendido de motores de
combustión interna por chispas eléctricas entre los electrodos de
una bujía.
Más precisamente, se refiere a una bujía de
encendido de motor de combustión interna que comprende dos
electrodos de generación de plasma separados por un aislante que
constituyen respectivamente un casquillo exterior que rodea el
aislante y un electrodo central alojado en un ánima central del
aislante.
Por las publicaciones FR2859830, FR2859869,
FR2859831, una bujía multichispa dispone de un blindaje
electromagnético materializado por una envoltura metálica que puede
ser realizada, por ejemplo en forma de un tubo delgado conformado o
de una capa delgada depositada, o de una película plástica
metalizada y chapada, según el preámbulo de la reivindicación 1.
El blindaje electromagnético tiene dos partes:
el blindaje eléctrico y el blindaje magnético. El blindaje
eléctrico permite proteger el entorno de la bujía de las
perturbaciones provocadas por el campo eléctrico creado por el
bobinado. El blindaje magnético permite asegurar al campo magnético
permanecer en el interior de esta envoltura. La circulación de la
corriente que corresponde a los efectos del blindaje eléctrico está
limitada a la cara exterior de la envoltura mientras que la
circulación de la corriente ligada al blindaje magnético está
limitada a la cara interior de la envoltura. Además, para asegurar
un aislamiento entre el mandril y la envoltura, el aislante está
realizado, en general, por materiales que tienen características
fisicoquímicas especiales con, como contrapartida, coeficientes de
dilatación en función de la temperatura del material, que puede ser
importante.
Así pues, es difícil conciliar a la vez el
blindaje electromagnético y el aislamiento entre el mandril y la
envoltura.
Con el fin de remediar estos inconvenientes, el
invento tiene como objeto realizar un blindaje electromagnético
asegurando un aislamiento entre el mandril y la envoltura.
Con este objeto, el invento propone una bujía
del tipo citado anteriormente, caracterizada porque la parte
superior esencialmente inductiva tiene una segunda envoltura interna
de blindaje electromagnético que está interpuesta radialmente entre
el aislante y la envoltura externa.
Según otras características del invento, la cara
interior de la envoltura interna es contigua a la cara exterior del
aislante.
Según otras características del invento, la
envoltura interna es de espesor constante.
Según otras características del invento, la
envoltura externa tiene un espesor al menos igual al espesor de
piel que corresponde a la profundidad de penetración de las líneas
de corriente en la envoltura externa.
Según otras características del invento, la cara
interior de la envoltura externa es de forma cilíndrica con sección
circular, la cara exterior de la envoltura interna es de forma
cilíndrica con sección poligonal, y la envoltura interna está
dimensionada de tal forma que las aristas axiales de la envoltura
interna estén en contacto eléctrico con la cara interior de la
envoltura externa.
Según otras características del invento, el
mandril es de forma cilíndrica.
Según otras características del invento, la
envoltura externa se ha elegido entre los materiales conductores
eléctricos tales como el cobre.
Según otras características del invento, la
envoltura interna se ha elegido entre los materiales conductores
eléctricos tales como el cobre.
Según otras características del invento, el
material de la envoltura externa y las dimensiones de la envoltura
externa se eligen de forma que la envoltura externa haga de blindaje
al menos al campo eléctrico producido por el bobi-
nado.
nado.
Según otras características del invento, el
material de la envoltura interna y las dimensiones de la envoltura
interna se eligen de forma que la envoltura interna haga de blindaje
electromagnético.
Otras características y ventajas del invento
irán apareciendo en la lectura de la descripción de ejemplos de
realización haciendo referencia a las figuras que se acompañan.
La figura 1 representa una vista esquemática en
sección según el eje Z de una bujía de plasma de radiofrecuencia
según el estado de la técnica.
La figura 2 representa una vista esquemática
"en despiece ordenado" de la parte inductiva de una bujía que
tiene dos envolturas según el invento.
La figura 3 representa una vista esquemática en
sección de la parte inductiva de una bujía que tiene dos envolturas
según el invento.
La figura 4 representa una vista esquemática en
sección según el eje 4-4' de la figura 3 según el
invento.
La figura 5 representa la circulación de las
corrientes ligadas al campo electromagnético por una vista en
sección según el eje 5-5' de la figura 3 según el
invento.
Elementos idénticos o análogos son designados
por las mismas cifras de referencia.
Tal como se ha representado en la figura 1, una
bujía de plasma de radiofrecuencia 1 de forma general sensiblemente
cilíndrica tiene principalmente una parte inferior esencialmente
capacitiva C y una parte superior esencialmente inductiva I, siendo
las partes C y I de forma sensiblemente alargada, conectadas en
serie y teniendo un eje longitudinal común Z.
La parte esencialmente capacitiva C tiene,
especialmente, un casquillo 2 destinado estar unido a la masa y que
rodea un electrodo central 3, sensiblemente cilíndrico, de eje Z,
que representa el papel de electrodo de alta tensión. Un bloque
eléctricamente aislante, denominado "aislante" 4 está situado
entre el casquillo 2 y el electrodo central 3, estando configurado
el aislante 4 de forma que guíe las chispas entre los electrodos 2
y 3. De una forma muy conocida en el estado de la técnica, el
casquillo 2 tiene, en su cara exterior de su parte inferior más
próxima a la culata del motor de combustión interna equipado con la
bujía 1, una forma apropiada para la colocación, para el
mantenimiento y el apriete de la bujía 1 en la culata (por ejemplo y
de forma no limitativa, así como se ha representado en la figura 1:
un fileteado).
Tal como se ha representado en la figura 2 y en
la figura 3, la parte esencialmente inductiva I de la bujía 1 tiene
un mandril 8 central rodeado sucesivamente por un bobinado 5, un
aislante 7, una envoltura interna 62 y una envoltura externa 61.
El mandril 8 es de forma cilíndrica con sección
circular cuyo eje está sensiblemente confundido con el eje Z de la
bujía 1. Se ha realizado en material aislante y magnético.
El bobinado 5 está compuesto por espiras 51 que
rodean el mandril 8 central desde una primera espira superior 512
hasta una última espira inferior 513. Tal como se ha representado en
la figura 1, la primera espira superior 512 está unida al
conectador 12 y la última espira inferior 513 está unida por medios
apropiados 14 a un extremo interno del electrodo central 3.
El aislante 7 que rodea el bobinado 5 es de
forma cilíndrica con sección poligonal y se ha elegido de un
material con bajas pérdidas electromagnéticas. Entre los materiales
que satisfacen esta propiedad existe la familia de las siliconas
cuyo inconveniente principal es presentar un coeficiente de
dilatación térmica importante, del orden de 0,0001 K^{-1}.
Tal como está representado en la figura 4, la
envoltura interna 62 tiene una cara interior 622 y una cara
exterior 621. Es de forma cilíndrica con sección poligonal. No
obstante, solamente la cara exterior 621 puede ser escogida de
forma cilíndrica con sección poligonal. La envoltura interna 62 está
realizada de forma que la cara interior 622 de la envoltura interna
62 sea contigua a la cara exterior 71 del aislante 7. La envoltura
interna 62 se elige de un material conductor en la gama de
frecuencias situada entre 1 MHz y 10 MHz, reivindicada para el
funcionamiento de esta bujía 1. Puede ser realizada de diferentes
materiales metálicos, por ejemplo de cobre o de diferentes
materiales recubiertos en sus caras externas por sales metálicas,
por ejemplo una capa de níquel por galvanoplastia. El espesor de
esta envoltura 61 se elige constante y suficientemente fino para
asegurar una conductividad en baja frecuencia. Por ejemplo, la
envoltura interna 62 puede ser elegida de cobre de 5 a 10
\mum.
Tal como se ha representado en la figura 4, la
envoltura externa 61 tiene una cara exterior 611 y una cara
interior 612. Es de forma cilíndrica con sección circular. Pero,
sólo su cara interior 612 puede ser elegida de forma cilíndrica con
sección circular. Esta envoltura 61 se elige de un material y está
dimensionada de tal forma que la circulación de las corrientes
ligadas al blindaje electromagnético está asegurada. Esta envoltura
externa 61 se elige de un material conductor en la gama de
frecuencias situada entre 1 MHz y 10 MHz, reivindicada para el
funcionamiento de esta bujía 1. Puede ser realizada de un material
de alta conductividad (tal como el cobre: 6x10^{7} S/m) o de un
material de baja conductividad (tal como el acero: 1x10^{7} S/m) y
recubierta en sus caras exteriores por una capa conductora, por
ejemplo de cobre o plata. El espesor de esta envoltura 61 es al
menos superior al espesor de piel que corresponde a la profundidad
de penetración de las líneas de corriente en un conductor en la
gama de frecuencias situada entre 1 MHz y 10 MHz, reivindicada para
el funcionamiento de esta bujía 1. Por ejemplo, si la envoltura
externa 61 es de cobre, su espesor es al menos de 100 \mum. La
envoltura externa 61 está dimensionada de tal forma que sus aristas
axiales 613 estén en contacto eléctrico con la cara interior 612 de
la envoltura externa 61. Los defectos de aspereza superficiales de
la cara exterior 611 de la envoltura externa 61 no son impedimentos
para asegurar el contacto eléctrico de las dos envolturas 61, 62.
En efecto, a lo largo de una arista 613 el contacto eléctrico puede
ser asegurado puntualmente en algunos puntos 9 de la arista 613.
Además, las zonas vacías creadas entre la
envoltura interna 62 y la envoltura externa 61 permiten al aislante
7, que tiene un alto coeficiente de dilatación térmica, dilatarse
convergiendo hacia una forma exterior sensiblemente cilíndrica
rellenando parcial o totalmente las zonas vacías.
En tal modo de realización el blindaje
electromagnético está asegurado.
En efecto, tal como se ha representado en la
figura 5, la corriente 10 ligada al blindaje magnético circula
principalmente en la cara interior 612 de la envoltura externa 61.
La corriente ligada al blindaje eléctrico circula principalmente en
la cara exterior 611 de la envoltura externa 61. Tiene, en
particular, dos componentes: un primer componente 111 que
corresponde a la carga eléctrica de la capacidad situada en el
extremo del bobinado 5 y un segundo componente 112 que corresponde
a la corriente necesaria para bloquear el campo eléctrico creado
por el bobinado 5. Este segundo componente 112, circula, en un
primer tiempo, radialmente al nivel de la envoltura externa 61 y de
los puntos de contacto 9 de la interfaz entre la envoltura interna
62 y la envoltura externa 61. Circula, en un segundo tiempo, en la
envoltura interna 62 de forma que se reparta de forma homogénea para
blindar el campo eléctrico creado por el bobinado 5.
Por otra parte, el par de apriete para la
realización de la unión entre la parte esencialmente capacitiva C y
la parte esencialmente inductiva I de la bujía 1 se transmite por la
envoltura externa 61. El espesor de la envoltura externa 61 se
dimensionará de forma que se asegure la transmisión de este par de
apriete. La ventaja principal de este tipo de transmisión es que
distribuye las tensiones mecánicas en el mayor radio disponible, en
el sitio en el que el efecto del brazo de palanca es óptimo,
minimizando así las tensiones mecánicas en los materiales
propiamente dichos.
De esta forma, las envolturas 61, 62 permiten
asegurar eficazmente un blindaje electromagnético respetando la
función del aislante 7 que es un material con un coeficiente de
dilatación elevado.
Este invento no está limitado al modo de
realización descrito e ilustrado, el cual ha sido dado a modo de
ejemplo.
Claims (10)
1. Bujía de encendido (1) para el motor de
combustión interna de un vehículo automóvil, de forma general
sensiblemente alargada, que tiene:
- una parte inferior esencialmente capacitiva
(C) que tiene dos electrodos coaxiales (2, 3),
- una parte superior esencialmente inductiva (I)
que tiene:
- -
- un mandril (8) central,
- -
- un bobinado (5) coaxial alrededor del mandril (8),
- -
- una envoltura externa (61) tubular que asegura una función de blindaje electromagnético,
- -
- un aislante (7) interpuesto radialmente entre la envoltura (61) y el bobinado (5),
caracterizada porque la parte superior
esencialmente inductiva (I) tiene una segunda envoltura interna (62)
de blindaje electromagnético que está interpuesta radialmente entre
el aislante (7) y la envoltura externa (61).
2. Bujía de encendido (1) según la
reivindicación 1, caracterizada porque la cara interior (622)
de la envoltura interna (62) es contigua a la cara exterior (71)
del aislante (7).
3. Bujía de encendido (1) según una de las
reivindicaciones 1 a 2, caracterizada porque la envoltura
interna (62) es de espesor constante.
4. Bujía de encendido (1) según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la
envoltura externa (61) tiene un espesor al menos igual al espesor
de piel que corresponde a la profundidad de penetración de las
líneas de corriente en la envoltura externa (61).
5. Bujía de encendido (1) según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada
- porque la cara interior (612) de la envoltura
externa (61) es de forma cilíndrica con sección circular,
- porque la cara exterior (621) de la envoltura
interna (62) es de forma cilíndrica con sección poligonal,
- y porque la envoltura interna (62) está
dimensionada de tal forma que las aristas axiales (623) de la
envoltura interna (62) están en contacto eléctrico con la cara
interior (612) de la envoltura externa (61).
6. Bujía de encendido (1) según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el mandril
(8) es de forma generalmente cilíndrica.
7. Bujía de encendido (1) según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la
envoltura externa (61) se ha elegido entre materiales conductores
eléctricos tales como el cobre.
8. Bujía de encendido (1) según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la
envoltura interna (62) se ha elegido entre materiales conductores
eléctricos tales como el cobre.
9. Bujía de encendido (1) según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el
material de la envoltura externa (61) y las dimensiones de la
envoltura externa (61) se han elegido de forma que la envoltura
externa (61) haga de blindaje al menos al campo eléctrico producido
por el bobinado (5).
10. Bujía de encendido (1) según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el
material de la envoltura interna (62) y las dimensiones de la
envoltura interna (62) se han elegido de forma que la envoltura
interna (62) haga de blindaje electromagnético.
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