ES2971085T3 - Bujía de encendido de precámara con electrodos de masa dispuestos de forma simétrica en el lado interno de la carcasa - Google Patents

Abstract

Bujía de precámara (1) que comprende: - un alojamiento (2) que presenta un orificio a lo largo de su eje longitudinal, teniendo el alojamiento (2) un exterior (24) y un interior (23); - una tapa (80), que está dispuesta en la carcasa (2) en el extremo de la cámara de combustión de la carcasa y que forma una precámara (81) junto con la carcasa (2); - un aislante (3) dispuesto dentro de la carcasa (2); - un electrodo central (4) dispuesto dentro del aislante (3); y - al menos dos electrodos de tierra (5), estando dispuestos los al menos dos electrodos de tierra (5) y el electrodo central (4) de tal manera que cada electrodo de tierra forme un espacio de encendido con el electrodo central, los al menos dos estando dispuestos electrodos de tierra (5) en el interior (23) de la carcasa (2). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Bujía de encendido de precámara con electrodos de masa dispuestos de forma simétrica en el lado interno de la carcasa

Estado de la técnica

La presente invención hace referencia a una bujía de encendido de precámara según la reivindicación 1. En particular, la bujía de encendido de precámara según la invención es adecuada para la utilización en aplicaciones móviles en el área automotriz, como por ejemplo en automóviles o camiones que presentan un motor de gasolina o un motor de gas.

Hasta el momento, en los vehículos móviles, como por ejemplo automóviles o camiones, la inflamación del combustible, por ejemplo gasolina o gas, tiene lugar en el motor con una bujía de encendido convencional. Existen bujías de encendido convencionales con las más diversas configuraciones del electrodo de masa, como por ejemplo como electrodo lateral o electrodo superior. En las bujías de encendido convencionales, la inflamación del combustible tiene lugar de forma muy local en un lugar (ignición local).

Una bujía de encendido de precámara se diferencia principalmente de una bujía de encendido convencional en el hecho de que la bujía de encendido de precámara, en el extremo de la carcasa del lado de la cámara de combustión, tiene una tapa, debido a lo cual se conforma una precámara, en la que tiene lugar una primera inflamación de la mezcla de combustible-aire en los electrodos. Las llamas, a través de aberturas en la tapa, pueden llegar a la cámara de combustión principal del motor, y allí, partiendo de varios puntos, encienden la mezcla restante de combustible-aire (segunda inflamación). Mediante esa segunda inflamación al mismo tiempo en varios lugares en la cámara de combustión principal, también llamada ignición en la cámara, las bujías de encendido de precámara pueden inflamar mezclas de combustible-aire esencialmente más pobres que las bujías de encendido convencionales. También por ese motivo las bujías de encendido de precámara se utilizan desde hace años en la industria estacionaria de motores de gas en serie. Además, las bujías de encendido de precámara, debido a la inflamación en la cámara, en comparación con las bujías de encendido convencionales, también muestran ventajas en cuanto a la eficiencia y a una combustión más completa, así como rápida, en el motor. El concepto de ignición en la cámara permite un funcionamiento más estable del motor en el sentido de un óptimo termodinámico en la carga plena.

Las bujías de encendido de precámara de esa clase, utilizadas en la industria estacionaria de motores de gas, se conocen por ejemplo por las solicitudes DE 3821688 y DE 2916285.

Hasta el momento no existen bujías de encendido de precámara que proporcionen un buen rendimiento, es decir, una inflamación fiable y una buena estabilidad de inflamación de la mezcla de combustible-aire, también en el caso de distintos puntos de carga del motor. El perfil de carga del motor de un vehículo móvil es transitorio, y llega desde una marcha en vacío, pasando por una carga parcial, hasta la carga plena. Para la aplicación de una bujía de encendido de precámara en el área automotriz, por ejemplo en automóviles o camiones, es necesario que la bujía de encendido de precámara tenga un buen rendimiento, no sólo en el caso de una carga plena, sino también en otros puntos de carga.

De este modo, el objeto de la presente invención consiste en proporcionar una bujía de encendido de precámara que presente una buena inflamación y una buena estabilidad de inflamación de la mezcla de combustible-aire también en el caso de distintos puntos de carga.

Las solicitudes DE 10 2014 004943, US 2012/240890 y WO 01/50017 muestran una bujía de encendido de precámara según el preámbulo.

Ventaja de la invención / Descripción de la invención

Dicho objeto, en cuanto a la bujía de encendido de precámara según la invención de la clase mencionada en la introducción, se soluciona mediante las características de la reivindicación 1.

La bujía de encendido de precámara según la invención presenta una carcasa con una perforación a lo largo de su eje longitudinal. Debido a la perforación, la carcasa tiene un lado interno y un lado externo. Una tapa está dispuesta y fijada en la carcasa, en el extremo de la carcasa, del lado de la cámara de combustión. La tapa, junto con la carcasa, conforma una precámara. Dentro de la carcasa está dispuesto un aislador. El aislador presenta una perforación a lo largo de su eje longitudinal. Dentro del aislador está dispuesto un electrodo central. El extremo del electrodo central, del lado de la cámara de combustión, se proyecta desde el aislador. Junto con los electrodos de masa, el electrodo central respectivamente conforma un espacio de ignición, donde al menos dos electrodos de masa están dispuestos en el lado interno de la carcasa. Resultan distintos efectos técnicos. Debido a que al menos dos electrodos de masa están dispuestos dentro de la carcasa resulta una libertad esencialmente mayor para la configuración de la tapa, de manera que puede optimizarse el volumen de la precámara para un margen mayor de puntos de carga. Con ello se produce una buena inflamación y una buena estabilidad de inflamación para distintos puntos de carga del motor.

Otro efecto técnico consiste en que mediante el aumento del número de los electrodos de masa la bujía de encendido tiene una vida útil más prolongada.

Debido a que al menos dos electrodos de masa están dispuestos dentro de la carcasa y, junto con el electrodo central, respectivamente forman un espacio de ignición, resulta además que el aislador y el electrodo central igualmente están rodeados por la carcasa, de manera que la carcasa que rodea el aislador y el pie del aislador protege el pie del aislador de los picos de presión irregulares, debido a lo cual se evitan roturas del pie del aislador. En las reivindicaciones dependientes se indican otras configuraciones ventajosas de la invención. En una configuración de la invención especialmente ventajosa, al menos dos electrodos de masa están dispuestos simétricamente en el lado interno de la carcasa. En este caso, el eje longitudinal de la bujía de encendido es el eje de simetría en la disposición de los electrodos de masa. Debido a la disposición simétrica de los electrodos de masa resulta el efecto técnico de que el flujo de la mezcla de combustible-aire dentro de la precámara tiene lugar de modo muy uniforme, de modo que se favorece aún más una buena inflamación y una buena estabilidad de inflamación de la mezcla de combustible-aire en la bujía de encendido de precámara. Además, mediante esa simetría, las llamas también «se proyectan» simétricamente desde la precámara hacia la cámara de combustión del motor, debido a lo cual se posibilita una ignición simultánea (inflamación) de la mezcla de combustible-aire en las cámaras de combustión en distintos lugares.

Según la invención, la carcasa, en su pared de la carcasa, presenta al menos dos perforaciones, en las que respectivamente está insertado y fijado uno de al menos dos electrodos de masa. Por ejemplo, al menos dos electrodos de masa están soldados o comprimidos en las perforaciones. La disposición de los electrodos de masa en las perforaciones ofrece la ventaja de que se simplifica el procedimiento de fabricación para la bujía de encendido según la invención, de modo que es más conveniente.

Según la invención, las perforaciones están conformadas en el área de un roscado conformado en el lado externo de la carcasa.

El roscado en el lado externo de la carcasa se utiliza para atornillar las bujías de encendido de precámara en una cabeza de cilindro.

En otra configuración de la invención, la carcasa, en su lado externo, presenta al menos dos cavidades en las que están conformadas al menos dos perforaciones. Esto ofrece la ventaja de que es más sencillo conformar las perforaciones en el área del roscado en la pared de la carcasa. De manera ventajosa, por ejemplo, el diámetro externo de la carcasa, en las cavidades, es menor que un diámetro interior del roscado que está conformado en el lado externo de la carcasa. Lo mencionado ofrece la ventaja de que las perforaciones y las cavidades no estorban durante el atornillado de la bujía de encendido en una cabeza de cilindro.

Por ejemplo, al menos dos cavidades pueden estar conformadas como una ranura, en particular una ranura circular, o una ranura cónica o una superficie plana pueden estar conformadas en el área del roscado.

En otra configuración ventajosa de la bujía de encendido según la invención, la misma presenta 4 ó 6 electrodos de masa que están dispuestos de forma simétrica en el lado interno de la carcasa. Gracias a esto, por una parte, se aumenta la vida útil de la bujía de encendido y, por otra parte, resulta una distribución más uniforme del flujo de la mezcla de combustible-aire para una buena inflamación y una buena estabilidad de inflamación, en distintos puntos de carga del motor.

En un perfeccionamiento de la invención se prevé que la precámara tenga una precámara posterior y una precámara anterior, donde un volumen de la precámara posterior asciende al menos a 1/4 del volumen total de la precámara. De este modo, también en el caso de puntos de carga bajos se asegura que en el área del lugar de ignición se encuentre una mezcla de combustible-aire con capacidad de ignición.

La geometría interna de la carcasa y de la tapa, junto con el aislador, determinan el volumen de la precámara. La precámara y su volumen pueden dividirse en una precámara anterior y una precámara posterior. El límite entre la precámara anterior y la precámara posterior se determina mediante la posición del electrodo de masa, es decir que la precámara anterior se extiende desde la tapa hasta un plano que se extiende a la altura del electrodo de masa, perpendicularmente con respecto al eje longitudinal X de la carcasa. De manera correspondiente, la precámara posterior se extiende desde ese plano hasta el asiento de la carcasa. Para calcular los volúmenes se consideran los contornos de los espacios.

Dibujo

La figura 1 muestra un ejemplo de una bujía de encendido de precámara según la invención.

La figura 2 muestra una vista hacia la bujía de encendido, desde la dirección de la cámara de combustión. La figura 3 muestra un sector del área roscada de la carcasa.

Descripción del ejemplo de ejecución

La figura 1 muestra una bujía de encendido 1 en una vista semi-seccionada. La bujía de encendido 1 comprende una carcasa 2. En la carcasa 2 está insertado un aislador 3. La carcasa 2 y el aislador 3 presentan una perforación, respectivamente a lo largo de su eje longitudinal. La carcasa tiene un lado externo 24 y un lado interno 23. El eje longitudinal de la carcasa 2, el eje longitudinal X del aislador 3 y el eje longitudinal de la bujía de encendido 1 son coincidentes. En el aislador 3 está insertado un electrodo central 4. Además, en el aislador 3 se extiende un perno de conexión 8 para el contacto eléctrico de la bujía de encendido; mediante el mismo, la bujía de encendido 1 se pone en contacto eléctrico con una fuente de tensión. El contacto eléctrico forma el extremo de la bujía de encendido 1 apartado de la cámara de combustión. El contacto eléctrico puede ser de una pieza, como en este ejemplo, o también puede estar formado por varios componentes.

El aislador 3 habitualmente se divide en tres áreas: pie del aislador 31, cuerpo del aislador y cabeza del aislador. Las tres áreas, por ejemplo, se diferencian mediante diámetros diferentes. El pie del aislador 31 es el extremo del aislador 3 orientado hacia la cámara de combustión. El electrodo central 4 está dispuesto dentro del pie del aislador 31. El pie del aislador 31 aquí está dispuesto por completo dentro de la carcasa 2. En general, el pie del aislador 31 tiene el diámetro externo más reducido en el aislador 3.

El cuerpo del aislador, que en general está comprendido por la carcasa 2, está dispuesto de forma contigua al pie del aislador 31. El cuerpo del aislador tiene un diámetro externo más grande que el pie del aislador 31. La transición entre el pie del aislador 31 y el cuerpo del aislador está diseñada como un saliente o como un estrechamiento. Esa transición se denomina también como estrechamiento del pie o asiento del aislador 35.

La cabeza del aislador, en el extremo del cuerpo del aislador apartado de la cámara de combustión, se apoya contra el mismo y forma el extremo del aislador 3 apartado de la cámara de combustión. La cabeza del aislador se proyecta desde la carcasa 2. El diámetro externo de la cabeza del aislador se encuentra entre los diámetros externos del pie del aislador 31 y el cuerpo del aislador, donde las áreas, habitualmente, no tienen un diámetro constante sobre su longitud, sino que el diámetro externo puede variar.

La carcasa 2, en su lado interno, presenta un asiento 25. El aislador, con su saliente o asiento del aislador 35, se apoya sobre el asiento de la carcasa 25. Una junta interna 10 está dispuesta entre el asiento del aislador 35 y el asiento de la carcasa 25.

Entre el electrodo central 4 y el perno de conexión 8 se encuentra un elemento de resistencia 7 en el aislador 3, también llamado vidrio conductor, para el contacto eléctrico de la bujía de encendido. El elemento de resistencia 7 conecta el electrodo central 4, de forma eléctricamente conductora, con el perno de conexión 8. El elemento de resistencia 7, a modo de ejemplo, está estructurado como un sistema de capas de un primer vidrio conductor de contacto 7a, un vidrio conductor de resistencia 7b y un segundo vidrio conductor de contacto 7a. Las capas del elemento de resistencia se diferencian por su composición del material y por la resistencia eléctrica resultante. El primer vidrio conductor de contacto 7a y el segundo vidrio conductor de contacto 7a pueden presentar una resistencia eléctrica diferente o idéntica.

En el lado interno 23 de la carcasa 2 dos electrodos de masa 5 respectivamente están dispuestos en una perforación 52, de manera que los electrodos de masa 5 se proyectan radialmente desde el lado interno de la carcasa 23 hacia el interior de la perforación, a lo largo del eje longitudinal X de la carcasa 2. Los electrodos de masa 5 y el electrodo central 4 forman juntos respectivamente un espacio de ignición. Las perforaciones 52 se extienden desde el lado externo 24, a través de la pared de la carcasa, hasta el lado interno 23 de la carcasa 2. La carcasa 2 presenta un vástago. En ese vástago están conformados un polígono 21, una muesca de contracción y un roscado 22. El roscado 22 se utiliza para el atornillado de la bujía de encendido 1 en un motor.

Las perforaciones 52 están conformadas en la pared de la carcasa, en el área del roscado 22. De este modo, la perforación 52 para los electrodos de masa 5 y, con ello, también los electrodos de masa 5, pueden estar dispuestos a cualquier altura en el área del roscado 22. Dependiendo de la posición de los electrodos de masa 5 en el área del roscado 22, de manera correspondiente, el electrodo central 4 y, con éste, también el pie del aislador 31, se proyecta más o menos lejos hacia el interior de la precámara 81. En función de la finalidad de uso deseada de la bujía de encendido de precámara puede seleccionarse la posición de las perforaciones en el área del roscado 22 y de los electrodos de masa 5 en el lado interno 23 de la carcasa 2.

Las perforaciones 52 están dispuestas en respectivamente una cavidad 51, como por ejemplo una ranura cónica o una ranura circular. El diámetro externo de la carcasa 2, en las cavidades, es menor que el diámetro interior del roscado 22.

Las cavidades 51, por ejemplo, pueden producirse mediante un punzonado de la carcasa 2 durante la fabricación de la bujía de encendido de precámara 1. De este modo, no sólo se reduce el diámetro externo de la carcasa 2 en el área de las cavidades 51, sino también el diámetro interno de la carcasa 2 en el área de las cavidades 51, de manera que dentro de la carcasa se produce un saliente 26 por cavidad 51.

En la carcasa 2, sobre su lado frontal orientado hacia la cámara de combustión, está dispuesta una tapa 80. La carcasa 2 y la tapa 80 forman juntas una precámara 81 con un volumen de la precámara. La precámara 81 se extiende desde la tapa hasta el interior de la carcasa 2, y dentro de la carcasa 2, hasta el asiento de la carcasa 25, en el que se apoya el aislador 3 con su saliente 35. El espacio intermedio entre la carcasa 2 y el aislador 3, en este punto, está hermetizado de forma estanca al gas, mediante una junta interna 10. La precámara 81 y su volumen pueden dividirse en una precámara anterior 81a y una precámara posterior 81b. El límite entre la precámara anterior 81a y la precámara posterior 81b se determina mediante la posición del electrodo de masa, es decir que la precámara anterior 81a se extiende desde la tapa hasta un plano que se extiende a la altura del electrodo de masa, perpendicularmente con respecto al eje longitudinal X de la carcasa. De manera correspondiente, la precámara posterior 81b se extiende desde ese plano hasta el asiento de la carcasa 25, sobre el que se apoyan el aislador 3 y la junta interna 10. El plano se fija a lo largo del eje longitudinal de los electrodos de masa 5.

La figura 2 muestra una vista hacia la precámara a lo largo del eje longitudinal, desde la dirección de la cámara de combustión. Desde esta perspectiva puede apreciarse bien la disposición de por ejemplo 2 electrodos de masa 5. Los electrodos de masa 5 tienen una distancia de 180° uno con respecto a otro. En un ejemplo de ejecución de la bujía de encendido según la invención con 4 electrodos de masa dispuestos simétricamente, los electrodos de masa tendrían una distancia de 90° unos con respecto a otros. En otro ejemplo de ejecución de la invención con 6 electrodos de masa dispuestos simétricamente, los electrodos de masa tendrían una distancia de 60° unos con respecto a otros.

En la figura 3 puede apreciarse un sector del área roscada 22 de la carcasa. Puede observarse claramente la cavidad 51 con la perforación 52 para el electrodo de masa 5. En el área de la cavidad 51, la carcasa tiene un diámetro más reducido que el diámetro interior del roscado.

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1. Bujía de encendido de precámara (1), que presenta

• una carcasa (2) con una perforación a lo largo de su eje longitudinal, debido a lo cual la carcasa (2) tiene un lado externo (24) y un lado interno (23), y donde la carcasa (2), en su lado externo (24), tiene un roscado (22) para atornillar la bujía de encendido en una cabeza de cilindro,

• una tapa (80) que está dispuesta en el extremo del lado de la cámara de combustión de la carcasa, en la carcasa (2), y que junto con la carcasa (2) conforma una precámara (81),

• un aislador (3) dispuesto dentro de la carcasa (2),

• un electrodo central (4) dispuesto dentro del aislador (3), y

• al menos dos electrodos de masa (5), donde al menos dos electrodos de masa (5) y el electrodo central (4) están dispuestos de manera que cada electrodo de masa con el electrodo central conforman un espacio de ignición, y de manera que al menos dos electrodos de masa (5) están dispuestos en el lado interno (23) de la carcasa (2),

caracterizada porque

la carcasa (2), en su pared de la carcasa, presenta al menos dos perforaciones (52), donde las perforaciones (52) están conformadas en un área del roscado (22) y en cada una de al menos dos perforaciones (52) está insertado y fijado uno de al menos dos electrodos de masa (5).

2. Bujía de encendido (1) según la reivindicación 1, caracterizada porque al menos dos electrodos de masa (5) están dispuestos de forma simétrica en el lado interno (23) de la carcasa (2).

3. Bujía de encendido (1) según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizada porque los electrodos de masa (5) están soldados o comprimidos en las perforaciones (52).

4. Bujía de encendido (1) según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la carcasa (2), en su lado externo (24), presenta una o varias cavidades (51), en la/ en las que están conformadas las perforaciones (52).

5. Bujía de encendido (1) según la reivindicación 4, caracterizada porque el diámetro externo de la carcasa (2), en una o en varias de las cavidades (51), es menor que un diámetro interior del roscado (22).

6. Bujía de encendido (1) según una de las reivindicaciones 4 ó 5, caracterizada porque una o varias de las cavidades (51) está conformada como una ranura circular, una ranura cónica o una superficie plana en el área del roscado (22).

7. Bujía de encendido según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la bujía de encendido presenta 4 ó 6 electrodos de masa que están dispuestos de forma simétrica en el lado interno de la carcasa.

8. Bujía de encendido (1) según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada la precámara (81) tiene una precámara posterior (81b) y una precámara anterior (81a), donde un volumen de la precámara posterior (81b) asciende al menos a 1/4 del volumen total de la precámara (81).