BUJIA DE ENCENDIDO.

Bujía de encendido para encender una mezcla gaseosa combustible en un motor de combustión,

que comprende:

un electrodo de encendido (4),

una línea de alimentación eléctrica (5) a la que está conectado el electrodo de encendido (4),

un cuerpo aislante (6) a través del cual se extiende la línea de alimentación (5),

una cabeza de carcasa (2) que está asentada herméticamente sobre el cuerpo aislante (6) y que lleva una rosca exterior (3) para su atornillamiento en un motor de combustión,

una carcasa tubular (9) que está fijada a la cabeza de carcasa (2), rodea al cuerpo aislante (6) y lleva un hexágono (13),

caracterizada porque

la carcasa tubular (9) rodea a un soporte (7) del cuerpo aislante que está soldado con la cabeza de carcasa (2) por medio de una costura de soldadura (25) y presiona al cuerpo aislante (6) con un pretensado contra la cabeza de carcasa (2)

Bujía de encendido.

La invención concierne a una bujía de encendido para encender una mezcla gaseosa combustible en un motor de combustión, que comprende un electrodo de encendido, una línea de alimentación eléctrica a la que está conectado el electrodo de encendido, un cuerpo aislante a través del cual se extiende la línea de alimentación, y una cabeza de carcasa que está asentada herméticamente sobre el cuerpo aislante y lleva una rosca exterior para su atornillamiento en un motor de combustión. Una bujía de encendido de esta clase es conocida, por ejemplo, por el documento EP 1 265 328 B1.

En motores de combustión se pueden presentar presiones de pico del orden de magnitud de 150 bares. Estas presiones de pico gravitan sobre la bujía de encendido durante el funcionamiento y pueden conducir, incluso con una fabricación de cotas exactas y un sellado cuidadoso, a que salgan gases de combustión del motor. Particularmente en motores de gas, las presiones de pico que se presenten pueden conducir también a que el cuerpo aislante sea expulsado y salga disparado de la carcasa de la bujía en forma de una explosión.

Para mejorar la resistencia a la presión de bujías de encendido e impedir la expulsión del cuerpo aislante se ha propuesto en el documento EP 1 265 328 B1 sujetar el cuerpo aislante entre la cabeza de carcasa y la carcasa tubular, así como soldar la cabeza de carcasa y la carcasa tubular una con otra. De esta manera, se ha podido orillar eficazmente la expulsión del cuerpo aislante y se ha podido conseguir un sellado mejorado.

El cometido de la invención consiste en aumentar aún más la vida útil y la seguridad funcional de una bujía de encendido de la clase citada al principio.

Este problema se resuelve según la invención por medio de una bujía de encendido con las características indicadas en la reivindicación 1.

Mientras que en la bujía de encendido conocida por el documento EP 1 265 328 B1 la carcasa tubular tiene, por un lado, la función de proteger la bujía de encendido contra daños originados por una acción exterior y también transmitir un par de giro para el atornillamiento de la bujía de encendido, y, por otro lado, tiene la función de sujetar el aislador, esta función de sujeción es asumida en la bujía de encendido según la invención por un soporte del cuerpo aislante que presiona dicho cuerpo aislante con un pretensado contra la cabeza de carcasa. De esta manera, en una bujía de encendido según la invención la carcasa tubular y el soporte del cuerpo aislante pueden optimizarse por separado en lo que respecta a sus respectivas funciones. Por este motivo, a través del hexágono de la carcasa tubular de una bujía de encendido según la invención se pueden transmitir pares de giro muy altos para atornillar la bujía de encendido en un bloque de motor, sin que se produzca así un menoscabo del sellado entre el cuerpo aislante y la cabeza de carcasa. Preferiblemente, la carcasa tubular y el soporte del cuerpo aislante están fabricados de materiales diferentes.

Particularmente en bujías de encendido de antecámara conocidas para motores de gas se presenta también, como consecuencia de los usuales intervalos grandes de mantenimiento y de cambio, el problema de que, debido a ensuciamiento y corrosión de la superficie roscada, son necesarios pares de giro especialmente grandes para cambiar la bujía de encendido de un motor. Por este motivo, a través de la carcasa de la bujía se tienen que transmitir fuerzas muy altas que, al desatornillar una bujía de encendido defectuosa, pueden conducir en bujías de encendido conocidas a una rotura que dificulta fuertemente el cambio de una bujía de encendido. En una bujía de encendido según la invención se puede optimizar la carcasa con independencia del soporte del cuerpo aislante y se puede reducir así sensiblemente el riesgo de una rotura.

En una bujía de encendido según la invención el soporte del cuerpo aislante está fabricado preferiblemente de un material metálico que tiene un coeficiente de dilatación térmica a_M que en el intervalo de temperatura de 0ºC a 400ºC satisface con el coeficiente de dilatación térmica a_K del cuerpo aislante la desigualdad a_M - a_K < 1 • 10^-6/K. Por tanto, el coeficiente de dilatación térmica a_M del soporte del cuerpo aislante es más pequeño que el coeficiente de dilatación térmica a_K del cuerpo aislante o bien lo sobrepasa en menos de 1 • 10^-6/K. De esta manera, el pretensado con el cual se prensa herméticamente el cuerpo aislante contra la cabeza de carcasa se mantiene en muy amplio grado incluso en caso de un calentamiento de la bujía de encendido que tenga lugar durante el funcionamiento, con lo que se garantiza también a elevadas temperaturas que la cabeza de carcasa esté herméticamente asentada sobre el cuerpo aislante.

En el marco de la invención se ha constatado que el cuerpo aislante de una bujía de encendido y las piezas metálicas que lo rodean pueden calentarse durante el funcionamiento hasta 400ºC y más. Los aceros empleados usualmente en el estado de la técnica tienen en el intervalo de temperatura relevante un coeficiente de dilatación térmica de aproximadamente 12 • 10^-6/K a 15 • 10^-6/K, mientras que el coeficiente de temperatura del cuerpo aislante fabricado usualmente de óxido de aluminio es típicamente de alrededor de 3 • 10^-6/K a 8 • 10^-6/K. En bujías de encendido según el estado de la técnica esto conduce a que a mayores temperaturas disminuya la fuerza de apriete con la cual se prensa el cuerpo aislante contra la cabeza de carcasa, de modo que, a través de una juntura entre la cabeza de carcasa y el cuerpo aislante, pueden llegar gases del recinto de combustión al recinto interior de la bujía. Tales gasas de fuga conducen a sedimentaciones en el recinto interior de la bujía de encendido, aumentan el riesgo de derivaciones eléctricas y, en el transcurso del tiempo, pueden perjudicar la capacidad funcional de una bujía de encendido y provocar un fallo prematuro de la misma.

En una bujía de encendido según la invención los materiales del cuerpo aislante y del soporte de dicho cuerpo están ajustados uno a otro en lo que respecta a los coeficientes de dilatación térmica de modo que se consiga permanentemente un mejor sellado. Por este motivo, en una bujía de encendido según la invención se pueden evitar los perjuicios derivados de gases de fuga, con lo que resulta una vida útil más larga. El cuerpo aislante puede fabricarse de un material cerámico habitual para ello en el estado de la técnica, por ejemplo óxido de aluminio, o especialmente también de nitruro de aluminio, el cual tiene un coeficiente de dilatación térmica ventajosamente alto. Coeficientes de dilatación adecuados para esto tienen especialmente las aleaciones de níquel-hierro con un contenido de níquel de 25% en peso a 50% en peso. Como material para la carcasa tubular se prefiere acero, especialmente acero ST37.

Preferiblemente, el soporte del cuerpo aislante está soldado con la cabeza de carcasa por medio de una costura a tope o una costura en cuña, siendo preferible especialmente una costura a tope. A veces, las costuras en cuña se denominan también costuras en V y las costuras a tope se denominan también costuras en I. Particularmente cuando el soporte del cuerpo aislante y la cabeza de carcasa se solapan, se puede materializar una fabricación altamente precisa por medio de una soldadura con una costura en cuña o a tope.

La soldadura se realiza de manera especialmente preferida como soldadura de arco eléctrico, de manera particularmente preferida como soldadura bajo gas protector y especialmente como soldadura WIG (wolframio-gas inerte). En la soldadura por arco eléctrico se calienta fuertemente el material alrededor de la costura de soldadura que se ha de formar. Por este motivo, durante el enfriamiento subsiguiente se produce una contracción de longitud mediante la cual se sujeta el cuerpo aislante con gran fuerza entre la cabeza de carcasa y el soporte del cuerpo aislante. La contracción de longitud provocada por la soldadura proporciona así una mayor fuerza de apriete con la cual se prensa el cuerpo aislante contra la cabeza de carcasa, y, como consecuencia, proporciona también un mejor sellado contra la penetración de gases provenientes del recinto de combustión del motor.

El documento EP 1 265 328 B1 enseña la utilización de procedimientos de soldadura por láser para la fabricación de bujías de encendido. La soldadura por láser tiene la ventaja de una...

1. Bujía de encendido para encender una mezcla gaseosa combustible en un motor de combustión, que comprende:

un electrodo de encendido (4),

una línea de alimentación eléctrica (5) a la que está conectado el electrodo de encendido (4),

un cuerpo aislante (6) a través del cual se extiende la línea de alimentación (5),

una cabeza de carcasa (2) que está asentada herméticamente sobre el cuerpo aislante (6) y que lleva una rosca exterior (3) para su atornillamiento en un motor de combustión,

una carcasa tubular (9) que está fijada a la cabeza de carcasa (2), rodea al cuerpo aislante (6) y lleva un hexágono (13),

caracterizada porque

la carcasa tubular (9) rodea a un soporte (7) del cuerpo aislante que está soldado con la cabeza de carcasa (2) por medio de una costura de soldadura (25) y presiona al cuerpo aislante (6) con un pretensado contra la cabeza de carcasa (2).

2. Bujía de encendido según la reivindicación 1, caracterizada porque la costura de soldadura (25) es una costura a tope o una costura en cuña.

3. Bujía de encendido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la carcasa tubular (9) está soldada con la cabeza de carcasa (2).

4. Bujía de encendido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la carcasa tubular (9) presenta en su superficie envolvente al menos una abertura (21) de purga de aire para evacuar gases de combustión de la carcasa tubular (9).

5. Bujía de encendido según la reivindicación 4, caracterizada porque el cuerpo aislante (6) está abrazado por un anillo de sellado (23).

6. Bujía de encendido según la reivindicación 5, caracterizada porque el anillo de sellado (23), visto desde la cabeza de carcasa (2), está dispuesto detrás de la al menos una abertura (21) de purga de aire.

7. Bujía de encendido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el soporte (7) del cuerpo aislante se ha fabricado en un material metálico que tiene un coeficiente de dilatación térmica a_M que, en el intervalo de temperatura de 0ºC a 400ºC, satisface juntamente con el coeficiente de dilatación térmica a_K del cuerpo aislante (6) la desigualdad a_M- a_K < 1 • 10^-6/K, especialmente la desigualdad a_M - a_K < 0,5 • 10^-6/K.

8. Bujía de encendido según la reivindicación 7, caracterizada porque el coeficiente de dilatación térmica a_M del material metálico del soporte (7) del cuerpo aislante se ha elegido de tal manera que el material metálico, al calentarse de 20ºC a 400ºC, se dilate en total menos que el material cerámico del cuerpo aislante (6) al calentarse de 20ºC a 400ºC.

9. Bujía de encendido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el soporte (7) del cuerpo aislante encierra un recinto anular (20) que rodea al cuerpo aislante (6) y está cargado de un material de relleno que consiste al menos hasta un 50% en peso en polvo cerámico.

10. Bujía de encendido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque entre la cabeza de carcasa (2) y el cuerpo aislante (6) está dispuesta una junta (8), especialmente un anillo de sellado de cobre.

11. Bujía de encendido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el soporte (7) del cuerpo aislante se ha fabricado en un material distinto del material de la carcasa tubular (9).

12. Bujía de encendido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el soporte (7) del cuerpo aislante presiona contra una superficie anular (12) de dicho cuerpo aislante (6).

13. Bujía de encendido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el soporte (7) del cuerpo aislante y la cabeza de carcasa (2) están dispuestos solapándose en una zona parcial.

14. Bujía de encendido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la carcasa tubular (9) y la cabeza de carcasa (2) están dispuestas solapándose en una zona parcial.

15. Procedimiento para fabricar una bujía de encendido (1), en el que

se asienta una cabeza de carcasa (2) sobre un cuerpo aislante (6) a través del cual se extiende una línea de alimentación eléctrica (5) a la que está conectado un electrodo de encendido (4),

se suelda un soporte (7) del cuerpo aislante con la cabeza de carcasa (2),

produciéndose por efecto de la soldadura una contracción de longitud mediante la cual se prensa herméticamente el cuerpo aislante (6) contra la cabeza de carcasa (2), y

se fija a la cabeza de carcasa (2) una carcasa tubular (9) que rodea al cuerpo aislante (6).