ES2344157T3 - Bujia de encendido para un motor de combustion interna. - Google Patents
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Abstract
Bujía (1) de encendido para el motor de combustión interna de un vehículo automóvil, de forma general sensiblemente cilíndrica, que comprende: - una parte (C) inferior esencialmente capacitiva que comprende: dos electrodos coaxiales: un electrodo interno de eje (D) denominado electrodo (3) central y un electrodo externo denominado culote (2) que rodea al electrodo (3) central un bloque eléctricamente aislante, denominado aislante (4), interpuesto entre el electrodo (3) central y el culote (2). - una parte (I) superior esencialmente inductiva que comprende: un núcleo (8) central rodeado de un bobinado (5), del que una parte (57) de extremo inferior rodea a una parte (31) de extremo superior del electrodo (3) central una envuelta (6) externa, un aislante (7) interpuesto radialmente entre la envuelta (6) y el bobinado (5) caracterizado porque la parte (31) de extremo superior del electrodo (3) central comprende un revestimiento (9) de material, el cual: - presenta una conductividad eléctrica mayor que la del material del electrodo (3) central, - no presenta propiedades ferromagnéticas.
Description
Bujía de encendido para un motor de combustión
interna.
El invento se refiere a una bujía de generación
de plasma, utilizada en concreto para el encendido de motores de
combustión interna mediante chispas eléctricas.
La bujía de encendido para el motor de
combustión interna de un vehículo automóvil, de forma general
sensiblemente cilíndrica, que comprende:
- una parte inferior esencialmente capacitiva
que comprende:
- \bullet
- dos electrodos coaxiales: un electrodo interno de eje denominado electrodo (3) central y un electrodo externo denominado culote que rodea al electrodo central.
- \bullet
- Un bloque eléctricamente aislante, denominado aislante interpuesto entre el electrodo central y el culote,
- una parte superior esencialmente inductiva que
comprende:
- \bullet
- un núcleo central rodeado por un bobinado, del que una parte de extremo inferior rodea a una parte de extremo superior del electrodo central,
- \bullet
- una envuelta externa,
- \bullet
- un aislante interpuesto radialmente entre la envuelta y el bobinado.
Las publicaciones FR2859830, FR2859569,
FR2859831 se refieren a una bujía multi-chispas de
este tipo que integra un resonador serie. El único arrollamiento de
espiras del bobinado permite garantizar un elevado coeficiente de
calidad que es la relación entre la energía almacenada en la
estructura y las pérdidas óhmicas y dieléctricas. Por lo tanto,
toda la energía se almacena en forma magnética y se transfiere hacia
la parte esencialmente capacitiva. Por otro lado, la parte de
extremo inferior del bobinado rodea a la parte de extremo superior
del electrodo central. Esta zona de recubrimiento electromagnético
induce corrientes de Foucault en el electrodo central que producen
el efecto de crear una resistencia suplementaria y, por lo tanto, de
reducir el coeficiente de sobretensión del conjunto
bobinado-bujía.
Con el fin de paliar estos inconvenientes, el
invento tiene por objeto disminuir la disipación de energía
electromagnética inducida por las corrientes de Foucault en el
electrodo central de forma que se optimicen las propiedades de la
bujía, en concreto un coeficiente de sobretensión elevada.
Para ello, el invento proporciona una bujía del
tipo anteriormente citado, caracterizada porque la parte de extremo
superior del electrodo central comprende un revestimiento de
material que presenta una conductividad eléctrica mayor que la del
material del electrodo central y que no presenta propiedades
ferromagnéticas.
De acuerdo con otras características del
invento, el espesor del revestimiento es al menos igual al espesor
de piel inicial del electrodo central.
De acuerdo con otras características del
invento, la altura axial del revestimiento es al menos igual a la
altura de la parte de extremo superior del electrodo central.
Otras características y ventajas del invento se
pondrán de manifiesto con la lectura de la descripción de ejemplos
de realizaciones haciendo referencia a las figuras adjuntas.
La figura 1 representa una vista esquemática en
sección según el eje Z de una bujía de plasma de radiofrecuencia de
acuerdo con el estado del arte.
La figura 2 representa una vista esquemática en
sección según el eje Z de una parte de una bujía de plasma de
radiofrecuencia que comprende una parte de extremo inferior del
bobinado y una parte de extremo superior del electrodo central de
acuerdo con el estado del arte.
La figura 3 representa una vista en sección de
un electrodo central de acuerdo del invento.
Los elementos idénticos o análogos se designan
con los mismos números de referencia.
Tal como se representa en la figura 1, una bujía
1 de plasma de radiofrecuencia de forma general sensiblemente
cilíndrica de eje Z comprende principalmente una parte C inferior
esencialmente capacitiva y una parte I superior esencialmente
inductiva, siendo las partes C e I de forma sensiblemente alargada y
estando conectadas en serie.
La parte C esencialmente capacitiva comprende,
en concreto, un culote 2 destinado a ser unido a la masa y que
rodea a un electrodo 3 central, sensiblemente cilíndrico, de eje Z,
que desempeña el papel de electrodo de alta tensión. Un bloque
eléctricamente aislante, denominado "aislante" 4 está situado
entre el culote 2 y el electrodo 3 central. De una manera bien
conocida en el estado del arte, el culote 2 presenta, en la cara
exterior de su parte inferior más próxima a la culata del motor de
combustión interna equipado de la bujía 1, una forma apropiada para
la colocación, la sujeción y el apriete de la bujía 1 en la culata
(por ejemplo y de forma no limitativa, como se representa en la
figura 1: un filete de rosca).
La parte I esencialmente inductiva de la bujía 1
comprende desde el interior hacia el exterior: un núcleo 8 central,
un bobinado 5, un aislante 7, una envuelta 6 externa.
El núcleo 8 central tiene forma general
cilíndrica de sección circular cuyo eje se confunde sensiblemente
con el eje Z de la bujía 1. Se fabrica en material aislante y
amagnético.
El bobinado 5 tiene forma general cilíndrica de
sección circular. Está compuesto por un hilo de diámetro D
enrollado y que forma espiras 51 unidas que rodean al núcleo 8
central desde una primera espira 51a hasta una última espira 51b,
las cuales constituyen las dos espiras 51a, 51b de extremo del
bobinado 5. La primera espira 51a está unida al conector 12 y la
última espira 51b está unida por medios 14 apropiados a un extremo
interno del electrodo 3 central.
Tal como se representa en la figura 2, una parte
57 de extremo inferior del bobinado 5 rodea a una parte 31 de
extremo superior del electrodo 3 central que está insertada en el
núcleo 8.
Tal como se representa en la figura 1, el
aislante 7 que rodea al bobinado 5 tiene forma generalmente
cilíndrica. Se puede elegir en diferentes materiales tales como la
silicona.
La envuelta 6 externa tiene forma general
cilíndrica. Está conectada a una masa y rodea al bobinado 5. La
envuelta 6 tiene una función de apantallamiento electromagnético.
Dicha envuelta 6 se puede elegir en un material no ferroso de gran
conductividad tal como el cobre.
Tal como se representa en la figura 3, de
acuerdo con una realización del invento, el electrodo 3 central
comprende un revestimiento 9. El revestimiento 9 está situado
axialmente en la parte 31 de extremo superior del electrodo 3
central. Este revestimiento 9 se puede depositar por ejemplo
mediante electrólisis.
El revestimiento se caracteriza por una
conductividad eléctrica mayor que la del material del electrodo 3
central y no presenta propiedades ferromagnéticas. Por ejemplo, el
electrodo 3 central se puede elegir en níquel cuya conductividad es
14,3 * 10^{6} S/m (Siemens/metro) y el revestimiento 9 se puede
elegir en plata cuya conductividad eléctrica es de 63 * 10^{6}
S/m.
En cuanto a las dimensiones del revestimiento 9,
se caracteriza por:
- un espesor E y
- una altura H.
El espesor radial E es al menos igual al espesor
de piel de un electrodo central sin revestimiento 9. Recordemos que
el espesor de piel se define como el espesor en el material
considerado, al cabo del cual las corrientes inducidas se reducen
en un factor "e" (con In(e)=1). El espesor de piel se
puede calcular con la siguiente ecuación:
donde:
- \bullet
- \mu: permeabilidad
- \bullet
- \mu = \mu_{0} \cdot \mur siendo \mur la permeabilidad relativa del material, y siendo \mu_{0} la permeabilidad del vacío.
- \bullet
- \sigma (S/m): conductividad eléctrica
- \bullet
- f(Hz): frecuencia en Hz
\vskip1.000000\baselineskip
La altura H es al menos igual a la altura de la
parte 31 de extremo superior del electrodo 3 central.
La parte 57 de extremo inferior del bobinado 5
que rodea a la parte 31 de extremo superior del electrodo 3 central
recibe el nombre de zona A de recubrimiento electromagnético. Esta
última zona A induce corrientes de Foucault en el electrodo 3
central. Las pérdidas por corrientes de Foucault son proporcionales
al cuadrado de la frecuencia. El espesor de piel disminuye de forma
proporcional a la raíz cuadrada de la permeabilidad, de la
frecuencia, de la conductividad eléctrica y de la dimensión de la
pieza en cuestión. Cuanto más gruesa sea la pieza en el plano
perpendicular al campo magnético con respecto al espesor de piel,
más altas serán las corrientes inducidas.
Al estar localizadas las corrientes de Foucault
en el espesor de piel del material del electrodo 3 central, una
realización del invento proporciona un revestimiento 9 que sustituye
a este espesor de piel. Este revestimiento 9 permite reducir las
corrientes de Foucault y el espesor de piel. De esta manera, se
disminuye la resistencia del electrodo 3 central. Por lo tanto, el
coeficiente de sobretensión aumenta y por consiguiente se mejoran
las prestaciones de la bujía.
Este invento no está limitado a la realización
descrita e ilustrada, la cual se ha dado a modo de ejemplo.
Claims (3)
1. Bujía (1) de encendido para el motor de
combustión interna de un vehículo automóvil, de forma general
sensiblemente cilíndrica, que comprende:
- una parte (C) inferior esencialmente
capacitiva que comprende:
dos electrodos coaxiales: un electrodo interno
de eje (D) denominado electrodo (3) central y un electrodo externo
denominado culote (2) que rodea al electrodo (3) central
un bloque eléctricamente aislante, denominado
aislante (4), interpuesto entre el electrodo (3) central y el
culote (2).
- una parte (I) superior esencialmente inductiva
que comprende:
un núcleo (8) central rodeado de un bobinado
(5), del que una parte (57) de extremo inferior rodea a una parte
(31) de extremo superior del electrodo (3) central
una envuelta (6) externa,
un aislante (7) interpuesto radialmente entre la
envuelta (6) y el bobinado (5)
caracterizado porque la parte (31) de
extremo superior del electrodo (3) central comprende un
revestimiento (9) de material, el cual:
- presenta una conductividad eléctrica mayor que
la del material del electrodo (3) central,
- no presenta propiedades ferromagnéticas.
2. Bujía (1) de encendido de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizada porque el espesor (E) radial
del revestimiento (9) es al menos igual al espesor de piel inicial
del electrodo (3) central.
3. Bujía (1) de encendido de acuerdo con una de
las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la
altura axial (H) del revestimiento (9) es al menos igual a la altura
de la parte (31) de extremo superior del electrodo (3) central.
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