ES2864399T3 - Bujía con carcasa extendida y electrodo de masa en el interior de la carcasa - Google Patents

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Abstract

Bujía de antecámara (1), presentando - una carcasa (2) con un orificio a lo largo de su eje longitudinal, por lo cual la carcasa (2) tiene una cara externa (24) y una cara interna (23), - una tapa (80), dispuesta en la carcasa (2) en el extremo de la carcasa del lado de la cámara de combustión, y que junto con la carcasa (2) forma una antecámara (81), - un aislador (3) dispuesto dentro de la carcasa (2) - un electrodo central (4) dispuesto dentro del aislador (3), y - un electrodo de masa (5), donde el electrodo de masa (5) y el electrodo central (4) están dispuestos de tal forma que ambos electrodos formen un espacio de ignición, donde el electrodo de masa (5) se dispone por la cara interna (23) de la carcasa (2), la carcasa (2) presenta en su pared de la carcasa un orificio (52), en el que se inserta y se fija el electrodo de masa (5) y donde la carcasa (2) presenta en su cara externa (24) una escotadura (51), en la que está configurado el orificio (52), caracterizada porque el diámetro externo de la carcasa (2) en la escotadura (51) es menor que un diámetro del núcleo de un rosca (22) para atornillar la bujía en una culata, dispuesta sobre la cara externa (24) de la carcasa (2).

Description

DESCRIPCIÓN
Bujía con carcasa extendida y electrodo de masa en el interior de la carcasa
Estado actual de la técnica
La invención se basa en una bujía de antecámara según el término genérico de la reivindicación 1. Estas bujías de antecámara se utilizan para efectuar una ignición mejorada de mezclas pobres de combustible/aire. El perfil del flujo en forma de vórtice en la antecámara tiene un efecto especialmente favorable. Tales bujías de antecámara se conocen, por ejemplo, por la DE 3821688 y la DE 2916285.
En la bujía de antecámara conocida por la DE 2916285, el electrodo de masa está formado por la tapa que forma la pared de la antecámara y/o parte de la cámara de encendido. La tapa está dispuesta en la cara frontal de la carcasa del lado de la cámara de combustión, por lo que el espacio explosivo de las chispas se forma entre la pared de la tapa y el electrodo central.
En la bujía de antecámara conocida por la DE 3821 688, que revela el término genérico de la reivindicación 1, el electrodo de masa está formado en la pared del cilindro de la tapa y/o de la antecámara como pasador, que sobresale radialmente hacia dentro en la antecámara.
En ambos modelos de bujías de antecámara, el aislador que envuelve al electrodo central y, por tanto, también a la base del aislador, sobresale mucho dentro de la antecámara. Además, los grados de libertad para el diseño de la tapa y/o el diseño del volumen de la antecámara están muy limitados por la formación del electrodo de masa y/o en la pared de la antecámara.
En comparación con las bujías convencionales, las bujías de antecámara tienen, debido a la ignición en un espacio, ventajas también en términos de la estabilidad de la llama a plena carga. El concepto de ignición en un espacio permite un funcionamiento más estable del motor en el sentido de conseguir un óptimo termodinámico a plena carga.
Por consiguiente, la presente invención se basa en el objeto de proporcionar una bujía de antecámara, en la que se minimicen y/o eviten las fracturas del aislador incluso a mayores presiones medias durante el proceso de combustión y en la que, al mismo tiempo, el grado de libertad en el diseño del volumen de antecámara sea lo mayor posible.
Ventaja de la invención / Revelación de la invención
Este objeto se resuelve en la bujía de antecámara conforme a la invención del tipo mencionado por el hecho de que el electrodo de masa está dispuesto en la cara interna de la carcasa.
La bujía de antecámara conforme a la invención tiene una carcasa con un orificio a lo largo de su eje longitudinal. Debido al orificio, la carcasa tiene una cara interna y una cara externa. Una tapa está dispuesta y fija a la carcasa por el extremo de la carcasa del lado de la cámara de combustión. La tapa forma junto con la carcasa una antecámara. Dentro de la carcasa hay dispuesto un aislador. El aislador tiene un orificio a lo largo de su eje longitudinal. Dentro del aislador hay dispuesto un electrodo central. El extremo del electrodo central del lado de la cámara de combustión sobresale del aislador. Junto con un electrodo de masa, el electrodo central forma un espacio de ignición, donde el electrodo de masa está dispuesto en el interior de la carcasa.
Gracias a que el electrodo de masa está dispuesto dentro de la carcasa y forma junto con el electrodo central un espacio de ignición, el aislador y el electrodo central están asimismo rodeados por la carcasa. De este modo se produce el efecto técnico de que la carcasa que rodea al aislador y a la base del aislador protege a la base del aislador de picos de presión irregulares, por lo cual se evitan roturas de la base del aislador.
Además, la tapa, que está dispuesta en una cara frontal de la carcasa del lado de la cámara de combustión, se puede diseñar más libremente, por lo cual casi no hay límites para el diseño del volumen de la antecámara.
Otras configuraciones ventajosas de la invención son objeto de las subreivindicaciones.
Conforme a la invención, la carcasa tiene un orificio en su pared de la carcasa, en el que se inserta y fija el electrodo de masa. Por ejemplo, el electrodo de masa está soldado o presionado en el orificio. La disposición del electrodo de masa en un orificio ofrece la ventaja de que el procedimiento de fabricación de la bujía de antecámara conforme a la invención se simplifica y, por consiguiente, resulta más económico.
Ha demostrado ser ventajoso que el orificio esté formado en la zona de una rosca formada en la cara externa de la carcasa. La rosca prevista conforme a la invención en la cara externa de la carcasa sirve para enroscar las bujías de antecámara en una culata.
Conforme a la invención, la carcasa tiene en su cara externa una escotadura, en la que está configurado el orificio. Esto ofrece la ventaja de que es más fácil formar el orificio en la zona de la rosca en la pared de la carcasa. Conforme a la invención, el diámetro externo de la carcasa en la escotadura es menor que un diámetro del núcleo de la rosca, configurada en la cara externa de la carcasa. Esto ofrece la ventaja de que el orificio y la escotadura no interfieren al enroscar la bujía en una culata.
Por ejemplo, la escotadura puede estar configurada como una ranura, particularmente una ranura redonda o una ranura cónica, o una superficie plana, en la zona de la rosca.
En un perfeccionamiento de la invención se prevé que la antecámara tenga una antecámara trasera y una antecámara delantera, donde el volumen de la antecámara trasera es al menos 1/3 del volumen total de la antecámara. De este modo se produce una buena ignición de la mezcla de aire y combustible con, al mismo tiempo, bajas cargas para el aislador. Este efecto se refuerza cuando el volumen de la antecámara trasera sea al menos 1/5 del volumen total de la antecámara.
La carcasa y la tapa forman juntas una antecámara con un volumen de antecámara. La antecámara está limitada por un lado por la tapa y por otro lado por la carcasa y el asiento de la carcasa, sobre el que descansa el aislador con su hombro. La antecámara y su volumen se pueden dividir en una antecámara delantera y una antecámara trasera. El límite entre la antecámara delantera y la antecámara trasera está determinado por la posición del electrodo de masa, es decir, la antecámara delantera se extiende desde la tapa hasta un plano, que es perpendicular al eje longitudinal X de la carcasa a la altura del electrodo de masa. De manera correspondiente, la antecámara trasera se extiende desde este plano hasta el asiento de la carcasa. Para calcular los volúmenes se tienen en cuenta los contornos externos de los espacios. Para simplificar el cálculo, no se tienen en cuenta los volúmenes de electrodo de masa, electrodo central y aislador, que reducirían el volumen de la antecámara.
Dibujo
La Figura 1 muestra un ejemplo de una bujía de antecámara conforme a la invención.
Descripción del ejemplo de ejecución
La Figura 1 muestra en una vista en semi-sección una bujía 1. La bujía 1 comprende una carcasa 2. En la carcasa 2, se inserta un aislador 3. La carcasa 2 y el aislador 3 tienen cada uno un orificio a lo largo de su eje longitudinal. La carcasa tiene una cara externa 24 y una cara interna 23. El eje longitudinal de la carcasa 2, el eje longitudinal X del aislador 3 y el eje longitudinal de la bujía 1 coinciden. En el aislador 3 se inserta un electrodo central 4. Además, dentro del aislador 3 se extiende un contacto eléctrico, a través del cual la bujía 1 contacta eléctricamente con una fuente de tensión. El contacto eléctrico forma el extremo de la bujía 1 alejado de la cámara de combustión. El contacto eléctrico puede estar formado en una sola pieza o también, como en este ejemplo, por varios componentes, como, por ejemplo, un perno de conexión 8 y una tuerca de conexión 9.
El aislador 3 se subdivide típicamente en tres áreas: la base del aislador 31, el cuerpo del aislador 32 y la cabeza del aislador 33. Las tres áreas se diferencian, por ejemplo, por diferentes diámetros. El pie del aislador 31 es el extremo del aislador 3 orientado hacia la cámara de combustión. Dentro del pie aislador 31 está dispuesto el electrodo central 4. El pie aislador 31 está generalmente dispuesto completamente dentro de la carcasa 2. Como regla general, el pie del aislador 31 tiene el diámetro externo más pequeño en el aislador 3.
Adyacente al pie aislador 31 está dispuesto el cuerpo aislador 32, que por regla general está completamente rodeado por la carcasa 2. El cuerpo del aislador 32 tiene un diámetro exterior mayor que el pie del aislador 31. La transición entre el pie del aislador 31 y el cuerpo del aislador 32 está diseñada como hombro o garganta. Esta transición también se denomina garganta del pie o asiento del aislador 35.
La cabeza del aislador 33 linda con el extremo del cuerpo del aislador 32 alejado de la cámara de combustión y forma el extremo del aislador 3 alejado de la cámara de combustión. La cabeza del aislador 33 sobresale fuera de la carcasa 2. El diámetro externo de la cabeza del aislador 33 se encuentra entre los diámetros externos de la base del aislador 31 y del cuerpo del aislador 32, donde las áreas típicamente no tienen un diámetro externo constante a lo largo de su longitud, sino que el diámetro externo puede variar.
La carcasa 2 tiene un asiento 25 en su cara interna. El aislador descansa con su hombro o asiento del aislador 35 en el asiento de la carcasa 25. Entre el asiento del aislador 35 y el asiento de la carcasa 25 hay dispuesto un sello interno 10.
Entre el electrodo central 4 y el perno de conexión 8 se encuentra en el aislador 3 un elemento resistivo 7, también denominado placa. El elemento resistivo 7 conecta el electrodo central 4 de manera eléctricamente conductora al perno de conexión 8. El elemento resistivo 7 está construido, por ejemplo, como un sistema de capas con una primera placa de contacto, una placa de resistencia y una segunda placa de contacto. Las capas del elemento resistivo difieren en su composición material y en la resistencia eléctrica resultante. La primera placa de contacto y la segunda placa de contacto pueden tener una resistencia eléctrica diferente o igual.
En la cara interna 23 de la carcasa 2 está dispuesto el electrodo de masa 5 en un orificio 52, de forma que el electrodo de masa 5 sobresalga radialmente desde el interior 23 de la carcasa dentro del orificio a lo largo del eje longitudinal X de la carcasa 2. El electrodo de masa 5 y el electrodo central 4 forman juntos un espacio de ignición. El orificio 52 se extiende desde la cara externa 24 a través de la pared de la carcasa hasta la cara interna 23 de la carcasa 2.
La carcasa 2 tiene un eje. En este eje hay formados un polígono 21, una cavidad retráctil y una rosca 22. La rosca 22 sirve para enroscar la bujía 1 en un motor de combustión interna. Entre la rosca 22 y el polígono 21 hay dispuesto un elemento de sellado externo 6. El elemento de sellado externo 6 está diseñado en este ejemplo de ejecución como sello plegable.
El orificio 52 en la pared de la carcasa está configurado en el área de la rosca 22. Además, el orificio 52 para el electrodo de masa 5 y, por tanto, también el electrodo de masa 5 puede(n) estar dispuesto(s) a cualquier altura deseada en la zona de la rosca 22. En función de la posición del electrodo de masa 5 en la zona de la rosca 22, el electrodo central 4 y con él también la base del aislador 31 sobresalen más o menos hacia dentro en la antecámara 81. Dependiendo del uso previsto deseado de la bujía de antecámara, se puede seleccionar la posición del orificio en el área de la rosca 22 y del electrodo de masa 5 en la cara interna 23 de la carcasa 2.
El orificio 52 está dispuesto en una escotadura 51, como, por ejemplo, una ranura cónica o redonda. Además, el diámetro externo de la carcasa 2 en la escotadura es menor que el diámetro del núcleo de la rosca 22.
La escotadura 51 puede surgir, por ejemplo, al perforar la carcasa 2 durante la fabricación de la bujía de antecámara 1. Además, no sólo se reduce el diámetro externo de la carcasa 2 en el área de la escotadura 51, sino también el diámetro interno de la carcasa 2 en el área de la escotadura 51.
En la carcasa 2 hay dispuesta una tapa 80 en su cara frontal del lado de la cámara de combustión. La carcasa 2 y la tapa 80 forman juntas una antecámara 81 con un volumen de la antecámara. La antecámara 81 se extiende desde la tapa hacia el interior de la carcasa 2 y dentro de la carcasa 2 hasta el asiento de la carcasa 25, sobre el que descansa el aislador 3 con su hombro 35. El espacio entre la carcasa 2 y el aislador 3 está sellado herméticamente en este punto por medio de un sello interno 10. La antecámara 81 y su volumen se pueden dividir en una antecámara delantera 81a y una antecámara trasera 81b. El límite entre la antecámara delantera 81a y la antecámara trasera 81b está determinado por la posición del electrodo de masa, es decir, la antecámara delantera 81a se extiende desde la tapa hasta un plano, que es perpendicular al eje longitudinal X de la carcasa a la altura del electrodo de masa. De manera correspondiente, la antecámara trasera 81b se extiende desde este plano hasta el asiento de la carcasa 25, sobre el que descansan el aislador 3 y el sello interno 10.

Claims (5)

REIVINDICACIONES
1. Bujía de antecámara (1), presentando
• una carcasa (2) con un orificio a lo largo de su eje longitudinal, por lo cual la carcasa (2) tiene una cara externa (24) y una cara interna (23),
• una tapa (80), dispuesta en la carcasa (2) en el extremo de la carcasa del lado de la cámara de combustión, y que junto con la carcasa (2) forma una antecámara (81),
• un aislador (3) dispuesto dentro de la carcasa (2)
• un electrodo central (4) dispuesto dentro del aislador (3), y
• un electrodo de masa (5), donde el electrodo de masa (5) y el electrodo central (4) están dispuestos de tal forma que ambos electrodos formen un espacio de ignición, donde el electrodo de masa (5) se dispone por la cara interna (23) de la carcasa (2), la carcasa (2) presenta en su pared de la carcasa un orificio (52), en el que se inserta y se fija el electrodo de masa (5) y donde la carcasa (2) presenta en su cara externa (24) una escotadura (51), en la que está configurado el orificio (52), caracterizada porque el diámetro externo de la carcasa (2) en la escotadura (51) es menor que un diámetro del núcleo de un rosca (22) para atornillar la bujía en una culata, dispuesta sobre la cara externa (24) de la carcasa (2).
2. Bujía (1) según la reivindicación 1, caracterizada porque el electrodo de masa (5) está soldado o presionado en el orificio (52).
3. Bujía (1) según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque el orificio (52) está configurado en una zona de la rosca (22).
4. Bujía (1) según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque la escotadura (51) está configurada como una ranura redonda, una ranura cónica o una superficie plana en la zona de la rosca (22).
5. Bujía (1) según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque la antecámara (81) tiene una antecámara trasera (81b) y una antecámara delantera (81a), donde un volumen de la antecámara trasera (81b) asciende a por lo menos 1/3 del volumen total de la antecámara (81).
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