BUJIA DE GENERACION DE PLASMA.

Bujía (10) de encendido de generación de plasma que sufre una excitación según el dominio de radiofrecuencia,

que comprende al menos dos elementos, siendo uno de los elementos un primer electrodo metálico (12, 14) y siendo el otro un aislador (13), comprendiendo uno de los elementos un alojamiento (130) en el cual está montado el otro (13, 14) con un intersticio (15, 16), caracterizada porque la superficie del aislador (13) que está frente al primer electrodo (12, 14) está metalizada

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2006/050061.

Solicitante: RENAULT S.A.S..

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 13-15 QUAI ALPHONSE LE GALLO, 92100 BOULOGNE BILLANCOURT.

Inventor/es: AGNERAY, ANDRE, JAFFREZIC,XAVIER.

Fecha de Publicación: .

Fecha Concesión Europea: 18 de Agosto de 2010.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H01T13/34 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01T ESPINTEROMETROS; LIMITADORES DE SOBRETENSION QUE UTILIZAN ESPINTEROMETROS; BUJIAS DE ENCENDIDO; DISPOSITIVOS DE EFECTO CORONA; PRODUCCION DE IONES PARA SER INTRODUCIDOS EN GASES EN ESTADO LIBRE (circuitos contra la sobretensión H02H). › H01T 13/00 Bujías de encendido. › caracterizadas por el montaje de los electrodos en el aislante, p. ej. por empotramiento.
  • H01T13/36 H01T 13/00 […] › caracterizadas por la unión entre el aislamiento y cuerpo, p. ej. utilizando cemento.
  • H01T13/50 H01T 13/00 […] › provistas de medios para ionizar el intervalo (H01T 13/52 tiene prioridad).
  • H01T13/52 H01T 13/00 […] › caracterizadas por la descarga a lo largo de una superficie.

Clasificación PCT:

  • H01T13/34 H01T 13/00 […] › caracterizadas por el montaje de los electrodos en el aislante, p. ej. por empotramiento.
  • H01T13/36 H01T 13/00 […] › caracterizadas por la unión entre el aislamiento y cuerpo, p. ej. utilizando cemento.
  • H01T13/50 H01T 13/00 […] › provistas de medios para ionizar el intervalo (H01T 13/52 tiene prioridad).
  • H01T13/52 H01T 13/00 […] › caracterizadas por la descarga a lo largo de una superficie.
BUJIA DE GENERACION DE PLASMA.

Fragmento de la descripción:

La invención se refiere a una bujía de generación de plasma del tipo utilizado para los motores de encendido controlado.

Se conocen bujías de generación de plasma que sufren una excitación en el dominio de radiofrecuencia (es decir, superior a 1 MHz) que permite obtener un 5 chisporreteo más largo que las bujías tradicionales. Un bujía de este tipo (al que se denominará en lo que sigue “bujía de generación de plasma”) genera chispas de tamaño importante a partir de diferencias de potencial reducidas. En la figura 3 se ha representado una tal bujía 1 que comprende un casquillo 2 de forma tubular, que contiene un aislador dieléctrico 3. El casquillo 2 forma un electrodo, en general 10 vinculado a la masa. El aislador 3 comprende un ánima central 30 en la que está alojado un electrodo central 4. El aislador 3 separa los electrodos 2, 4 en la zona en la que la distancia que los separa es la más pequeña; se guían así las chispas formadas entre los electrodos sobre la superficie del aislador.

Según una primera técnica de ensamblaje, las piezas de la bujía son 15 ensambladas por encastre. Existe entonces un intersticio entre ellas. En particular, existe un intersticio J1 entre el casquillo 2 y el aislador 3 y un intersticio J2 entre el aislador 3 y el electrodo central 4. Se constata que se propagan chispas en estos intersticios cuando el electrodo central de la bujía es alimentado por una alta tensión en radiofrecuencias. Ello conduce a un desperdicio de energía que no es utilizada en la 20 función útil de la chispa, que es la de inflamar la mezcla gaseosa en la proximidad de la bujía.

Se conoce igualmente una técnica de ensamble del electrodo de una bujía tradicional, según la cual el intersticio entre el electrodo y el aislador está relleno de un material dieléctrico, tal como vidrio, que realiza una encoladura. Si se adopta este tipo 25 de técnica para rellenar los intersticios J1 y J2, hay el riesgo de que aparezcan tensiones de cizalladura entre las piezas, debidas a las diferencias de dilataciones térmicas. Para disminuir estas tensiones, es posible elegir materiales que tengan coeficientes de dilatación térmica relativamente próximos.

Por otra parte, para evitar la formación de depósitos carbonosos sobre el aislador 30 expuesto a la atmósfera de la cámara de combustión, es útil que el aislador esté a una temperatura relativamente elevada, por ejemplo de 400º C. Los depósitos carbonosos perturban el buen funcionamiento de la bujía, creando líneas de fugas de corriente. A esta temperatura, los depósitos carbonosos son destruidos por pirólisis. Rellenando los intersticios J1 y J2, se disminuyen las resistencias térmicas entre las piezas. Las piezas 35 están por lo tanto a temperaturas más homogéneas, en general más bajas que la deseada para el aislador. En efecto, la bujía está generalmente roscada por uno de los electrodos en la culata del motor, ella misma refrigerada por la circulación de un líquido de refrigeración.

Es un objetivo de la invención proponer una bujía de generación de plasma de radiofrecuencia desprovisto de ionización de aire entre el electrodo y el aislante y que produce chispas totalmente útiles para el encendido del gas que rodea a la bujía y cuyo 5 aislador puede tener una temperatura de funcionamiento relativamente alta. Es por lo tanto un objetivo el disponer de una gran elección de los materiales que constituyen los electrodos y el aislador. Una bujía de encendido, según el preámbulo de la reivindicación 1 es conocido por el documento US-A-4.841.925.

Con estos objetivos a la vista, la invención tiene por objeto, según la 10 reivindicación 1, una bujía de generación de plasma de radiofrecuencia que comprende al menos dos elementos, siendo uno de los elementos un primer electrodo metálico y siendo el otro elemento un aislador, comprendiendo uno de los elementos un alojamiento en el cual está montado el otro elemento con un intersticio. La superficie del aislador situada frente al primer electrodo está metalizada. 15

Como el aislador y el electrodo están alojados uno dentro del otro, se produce inevitablemente un contacto entre el revestimiento metálico del aislador y el electrodo. Las superficies que se enfrentan entre sí, y separadas por el intersticio, están por lo tanto al mismo potencial, lo que tiene como consecuencia el evitar la propagación de chispas en esta zona. Las chispas se producen por tanto totalmente al exterior del 20 aislador y sirven completamente para el encendido de los gases circundantes. Además, la metalización parcial del aislador permite reducir la acumulación puntual de cargas eléctricas, y por lo tanto mejorar la resistencia del aislador y a fenómenos de perforación. El aislador soporta por lo tanto tensiones más elevadas.

La bujía de acuerdo con la invención conserva así el intersticio entre el aislador 25 y el electrodo. De ese modo, las diferencias de dilataciones no originan tensiones mecánicas, y la elección de los materiales para el electrodo y el aislador no está limitada por el cuidado de evitar las diferencias de dilataciones. Además, el intersticio crea una resistencia térmica entre el aislador y el electrodo, lo que evita que se homogeneice su temperatura. Incluso si el electrodo está refrigerado por el hecho de que el mismo esté 30 fijado a un elemento macizo del motor, el aislador no es refrigerado tan intensamente y puede tener una temperatura superior, propicia para la pirólisis de eventuales depósitos carbonosos.

De manera particular, el primer electrodo es cilíndrico y está alojado en un ánima del aislador. La parte metalizada es entonces el ánima del aislador. 35

De manera particular, la bujía comprende un segundo electrodo que rodea al aislador, estando metalizada la superficie del aislador situada frente al segundo electrodo.

El aislador es, por ejemplo, de cerámica.

La invención se comprenderá mejor, y otras particularidades y ventajas se 5 desprenderán, de la lectura de la descripción que sigue, haciendo referencia la descripción a los dibujos anejos, entre los cuales:

- la figura 1 es una vista en sección de una bujía de generación de plasma de acuerdo con la invención; 10

- la figura 2 es una vista del detalle II de la figura 1;

- la figura 3 es una vista similar a la de la figura 1 de una bujía según la técnica anterior, y descrita en lo que antecede.

Una bujía de generación de plasma 10 de radiofrecuencia, según la invención, 15 está mostrada en las figuras 1 y 2. Aquella comprende, como la bujía según la técnica anterior, un casquillo 12 de forma tubular, que contiene un aislador dieléctrico 13. El casquillo 12 forma un electrodo, en general vinculado a la masa. El aislador 13 comprende un ánima central 130 en la que está alojado un electrodo central 14.

El aislador es de cerámica, por ejemplo de nitruro de silicio, pero puede ser de 20 vitrocerámica, o de un material amorfo como de cuarzo.

De acuerdo con la invención, el aislador 13 comprende superficies revestidas de una metalización. Estas zonas están representadas en trazos discontinuos en la figura 1. Una primera zona A se extiende sobre una parte cilíndrica del aislador situado frente al casquillo 12. Una segunda zona B se extiende dentro del ánima 130 del aislador 13 25 situada frente al electrodo central 14. La superficie 131 de forma troncocónica del aislador 13, destinada a estar expuesta dentro del cilindro de un motor, no comprende revestimiento metálico alguno.

Como se puede ver en el detalle de la figura 2, está previsto un intersticio 15 entre el casquillo 12 y el aislador 13. De igual modo, está previsto un intersticio 16 30 entre el electrodo central 14 y el aislador 13. Los intersticios tienen una anchura del orden de algunas centésimas a algunas décimas de milímetro. A lo largo del intersticio 15, el aislador 13 comprende una primera capa metálica 132 que se extiende sobre la totalidad de la primera zona A. De igual modo, a lo largo del intersticio 16, el aislador 13 comprende una segunda capa metálica 133 que se extiende sobre la totalidad de la 35 segunda zona B.

Las capas metálicas 132, 133 son obtenidas por cualquier procedimiento usual de metalización de cerámica. Por ejemplo, se depositan sales metálicas sobre las zonas A, B del aislador 13, bajo la forma de soluciones líquidas. La aplicación se efectúa por ejemplo...

 


Reivindicaciones:

1. Bujía (10) de encendido de generación de plasma que sufre una excitación según el dominio de radiofrecuencia, que 5 comprende al menos dos elementos, siendo uno de los elementos un primer electrodo metálico (12, 14) y siendo el otro un aislador (13), comprendiendo uno de los elementos un alojamiento (130) en el cual está montado el otro (13, 14) con un intersticio (15, 16), caracterizada porque la superficie del 10 aislador (13) que está frente al primer electrodo (12, 14) está metalizada.

2. Bujía según la reivindicación 1, en la cual el primer electrodo (14) es cilíndrico y está alojado en un ánima (130) del aislador 15 (13).

3. Bujía según la reivindicación 2, caracterizada porque comprende un segundo electrodo (12) que rodea al aislador (13), estando metalizada la superficie del aislador (13) que se 20 enfrenta al segundo electrodo (12).

4. Bujía según la reivindicación 1, en la cual el aislador es de cerámica.


 

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