MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA BUJÍAS DE UN MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA
Quito, Octubre 2015
TEMA: BUJÍAS DE UN MOTOR DE COMBUSTIÓN COMBUSTIÓN INTERNA ..................................................... ..................................................... 2 INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN ...................................................................... .................................................................................................................................. ............................................................2 OBJETIVOS ................................................................... ......................................................................................................................................... .......................................................................... 2 MARCO TEÓRICO.................................................................... ................................................................................................................................ ............................................................ 2 Historia................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ 2 Definición ................................................................... ......................................................................................................................................... .......................................................................... 3 Partes de la bujía: (Dominguez & Ferrer) ................................................................ ........................................................................................... ........................... 3 Diseño de las bujías ............................................................... ............................................................................................................................ ............................................................. 4 Fabricación de las bujías de encendido ......................................................... ............................................................................................... ...................................... 4 ..................................................................................................................................... ............................................................... ................................................................................................. ........................... 5 Funcionamiento de la bujía en el motor de gasolina ........................................................... ........................................................................... ................ 5 Exigencias que debe cumplir una bujía moderna................................................................... ................................................................................ ............. 6 Bibliografía ..................................................................... ........................................................................................................................................... .......................................................................... 7 Ilustraciones Ilustración 1 Primera bujía de Lenoir, (E-Tecno1, 2010) ..................................................................... ......................................................................... 2 Ilustración 2 Componentes de una bujía, (Dominguez & Ferrer) ........................................................... 3 Ilustración 3 Fabricación de las bujías, (BERU).......................................................... ..................................................................................... ........................... 5 Ilustración 4 Encendido de la bujía (BERU, s.f.) ......................................................... .................................................................................... ........................... 6
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TEMA: BUJÍAS DE UN MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA
Contrariamente a los motores Diesel, los motores de gasolina presentan un encendido ajeno: En el tiempo de compresión se inicia i nicia la combustión de la mezcla comprimida de combustible y aire, mediante una chispa eléctrica. Desde la implementación del sistema electrónico en los coches, se ha ido adaptando distintas soluciones para el sistema de ignición, cambiando su geometría, materiales, materiales, formas de uso uso y entre otras cosas cosas con el objetivo objetivo de tener un buen funcionamiento del motor y disminuir el consumo de combustible y por ende elevar su rendimiento. Sabiendo que la potencia se obtiene de un elevado número de chispas para para que la ignición de la mezcla se produzca lo más eficaz posible, entra a desempeñar un papel importante las bujías pasando a ser parte fundamental del sistema de encendido de vehículos. Es necesario conocer las características intrínsecas del diseño y las aplicaciones para las que son creadas.
Conocer sobre los cambios que ha generado la historia en relación a la forma y materiales que componen la bujía. Estudiar las principales partes, y características de funcionamiento para un campo aplicable. Conocer las ventajas, desventajas acerca del funcionamiento que puede presentar una bujía en relación relación al tiempo de uso. uso. Analizar las condiciones para las cuales la bujía presentara un óptimo funcionamiento.
Historia Las primeras patentes para la bujía son de Nikola Tesla, Richard Simms y Robert Bosch y Karl Benz también tiene el crédito de esta invención . Pero sólo debe darse crédito a la primera de ellas comercialmente viable económicamente y de alto voltaje inventada por el ingeniero Gottlob Honold en 1902 que hizo posible el desarrollo de los motores de
Ilustración 1 Primera bujía de Lenoir, (ETecno1, 2010)
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combustión interna., su primera patente se refería a un motor de combustión interna accionado por gas de alumbrado combinado con aire e inflamado por medio de electricidad, trabajo realizado por la primera bujía la cual estaba formada por dos alambres de platino con aislante de porcelana y cuerpo metálico enroscado a la tapa del cilindro, los extremos inferiores de los alambres formaban los electrodos, con una separación o luz entre ambos superior al milímetro.
Definición La bujía es un dispositivo del motor de combustión interna, que pueden usarse para encendido, detección de llama o para alarme de nivel en calderas. Su característica principal es que poseen un cuerpo roscado para ser acopladas al proceso. La misión de la bujía en el motor es entregar energía de encendido a la cámara de combustión para iniciar con la inflamación de las mezcla de aire y gasolina por medio de las chispas eléctricas que se producen entre entre los electrodos. Al trabajar con el sistema de encendido y de la mezcla, la bujía influye directamente en el funcionamiento del motor, éste tiene que garantizar el arranque en frio, mantener un constante funcionamiento del motor y sobre todo un alto rendimiento del mismo, estos requisitos debe presentar la bujía durante toda su vida útil de trabajo.
Partes de la bujía: (Dominguez & Ferrer)
Ilustración 2 Componentes de una bujía, (Dominguez ( Dominguez & Ferrer) 3
1. Electrodo central: este elemento disipa parte del calor de la bujía. 2. Vidrío fundido: une al núcleo que sobresale por la parte inferior y se une a su parte alta. 3. Perno de conexión de acero 4. Tuerca de conexión: es donde termina el perno de conexión de acero. A este elemento es donde se conecta el cable con su capuchón de alta tensión. 5. Aislador: rodea al electrodo central para que sea manipulable. 6. Cuerpo de bujía niquelado. 7. Nervaduras: hacen hacen de barreras barreras a la corriente de fuga. 8. Pie aislador: envuelve al electrodo central con una determinada longitud y espesor. 9. Espacio respiratorio: formado entre el cuerpo y el aislador. 10. Casco 11. Espacio respiratorio entre el cuerpo de la bujía y el aislador del perno de conexión. 12. Espacio aislador. 13. Electrodo de masa: se encuentra soldada al cuerpo de la bujía. El electrodo de masa al igual que el electrodo central está sometido a altos valores de temperatura y presión. 14. Junta arandela metálica: colocada entra la rosca y el asiento con la culata. La separación entre el electrodo central (1) y el electrodo de masa (13) forman la conocida distancia disruptiva, distancia entre la que salta la chispa.
Diseño de las bujías El diseño y la configuración de los electrodos de los extremos de encendido de la bujía ha ido cambiando y adaptándose al igual que la posición de la bujía dentro del cilindro, ya que influye en el rendimiento de la misma. Algunos modelos utilizados son:
Único electrodo: Es el modelo de bujías más utilizad, el cual posiciona la chispa con precisión dentro de la cámara de combustión, brindando un acceso excelente a la mezcla y proporcionando una combustión óptima.
Encendido superficial: En estas bujías el electrodo de masa rodea al extremo del aislador, y el central sobresale ligeramente.
De competición: Ofrece un alto rendimiento, requiere tensiones muy altas para combatir el efecto enfriador de la punta del aislador.
De encendido semisuperficial: Dos o más electrodos de masa cortos se alinean en el lado del electrodo central de forma que parte del recorrido de la chispa pase a traves de la superficie del aislador.
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Fabricación de las bujías de encendido Las bujías de encendido se producen en fábricas propias con instalaciones de fabricación gobernadas por ordenador – desde la preparación de la cerámica para la fabricación de aislantes de óxido de aluminio de gran calidad, hasta el montaje de la junta anular exterior. Para poder suministrar siempre la bujía de encendido óptima para la gran variedad de motores diferentes y fines de aplicación, para ello se emplean materiales totalmente distintos para los electrodos centrales. Las aleaciones especiales a base de níquel así como los electrodos de núcleo de cobre, se caracterizan por una buena disipación del calor y una elevada resistencia a la corrosión. La plata presenta una conductividad térmica aún mayor. El platino ofrece resistencia óptima a la chispa y prolonga con ello los intervalos de cambio. El electrodo de masa es igualmente importante: su geometría influye entre otras cosas sobre la accesibilidad de la mezcla, el desgaste, la disipación del calor y la tensión requerida de encendido. encendido. Según la forma de la cámara de combustión puede presentar una configuración muy distinta.
Ilustración 3 Fabricación de las bujías, (BERU)
Funcionamiento de la bujía en el motor de gasolina Contrariamente a los motores Diesel, los motores de gasolina presentan un encendido ajeno: En el tiempo de compresión se inicia i nicia la combustión de la mezcla comprimida de combustible y aire, mediante una chispa eléctrica. La misión de la bujía de encendido es generar esa chispa. La chispa se produce gracias a la alta tensión generada por la bobina de encendido y 5
salta entre los electrodos. Partiendo de la chispa, se expande un frente de llamas por toda la cámara de combustión, hasta que se ha quemado la mezcla. El calor liberado aumenta la temperatura y la presión en el cilindro, presionando así el pistón hacia abajo. El movimiento es transmitido por la biela al cigüeñal – el cigüeñal propulsa al vehículo a través del embrague y los semiejes.
Ilustración 4 Encendido de la bujía (BERU, s.f.)
Exigencias que debe cumplir una bujía moderna Para que el motor pueda funcionar sin problemas, a plena potencia y respetando a la vez el medio ambiente, deben cumplirse muchas condiciones: debe existir la cantidad necesaria de mezcla óptima de aire y combustible en el cilindro, la chispa de encendido rica en energía debe saltar entre los electrodos en el momento exacto, previamente determinado. Las bujías de encendido deben ofrecer las máximas prestaciones: Entre unas 500 y 3.500 veces por minuto, la bujía debe suministrar una potente chispa de encendido - incluso a la máxima potencia durante horas o con un tráfico de parada y arranque. Incluso a – 20 20 °C deben asegurar que se alcance rápidamente la temperatura de servicio. Las bujías de encendido de alta tecnología proporcionan un encendido poco nocivo y un aprovechamiento óptimo del combustible – sin fallos de encendido que pueden provocar la entrada de combustible no quemado al catalizador y daños en el mismo. mi smo. (BERU, s.f.) Una bujía de encendido moderna debe cumplir los siguientes requisitos: Exigencias eléctricas ■ Transmisión segura de alta tensión incluso con tensiones de encendido de hasta
40.000
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■ Elevada capacidad de aislamiento incluso a temperaturas de 1.000 °C, prevención de
perforaciones y descargas. Exigencias mecánicas ■ Cierre de la cámara de combustión estanco al gas y a la presión, resistencia frente a las
presiones oscilantes oscilantes de hasta hasta 100 bares. ■ Elevada resistencia mecánica para un montaje más seguro. Exigencias térmicas ■ Resistencia frente a los termoshocks (gases de escape calientes – mezcla mezcla de entrada fría). ■ Alta conductividad térmica del aislante y de los electrodos. Exigencias electroquímicas ■ Resistencia frente a la erosión por chispas, los gases y residuos de la
combustión.
■ Prevención de la formación de sedimentos en el aislador .
Fuente: (BERU, s.f.) Bibliografía BERU. (s.f.). Todo sobre bujías de encendido. Recuperado el 2015 de 11 de 03, de Grovisa: http://www.grovisa.com/mybox/cms/1801.pdf Dominguez, E. J., & Ferrer, J. (s.f.). PB - Mecánica del vehículo. Editex. E-Tecno1. (20 de 10 de 2010). politecengineering. Recuperado el 27 de 10 de 2015, de archive: http://www.politecengineering.com/pdf/historia.pdf
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