Una bujía incandescente (deletreada alternativamente como bujía incandescente o bujía incandescente ) es un dispositivo de calentamiento que se utiliza para ayudar a arrancar los motores diésel . En climas fríos, los motores diésel de alta velocidad pueden ser difíciles de arrancar porque la masa del bloque de cilindros y la culata de cilindros absorben el calor de la compresión, evitando la ignición . Los motores precámaras utilizan pequeñas bujías incandescentes dentro de las precámaras. Los motores de inyección directa tienen estas bujías incandescentes en la cámara de combustión.
La bujía incandescente es una pieza de metal en forma de lápiz con un elemento calefactor en la punta. Este elemento calefactor, cuando está electrificado, se calienta debido a su resistencia eléctrica y comienza a emitir luz en el espectro visible, de ahí el término bujía incandescente . El efecto visual es similar al elemento calefactor de una tostadora . El patrón de rociado del inyector de combustible incide directamente sobre la punta caliente de la bujía incandescente durante la inyección de combustible en el punto muerto superior. Esto enciende el combustible incluso cuando el motor no está lo suficientemente caliente para el funcionamiento normal, lo que reduce el tiempo de arranque necesario para arrancar el motor.
Descripción general
Los motores diésel , a diferencia de los motores de gasolina , no utilizan bujías para inducir la combustión . En cambio, se basan únicamente en la compresión para elevar la temperatura del aire hasta un punto en el que el diesel se quema espontáneamente cuando se introduce en el aire caliente a alta presión. La alta presión y el patrón de pulverización del diésel garantizan una combustión completa y controlada. El pistón sube, comprimiendo el aire en el cilindro ; esto hace que suba la temperatura del aire. Cuando el pistón alcanza la parte superior de su recorrido, la temperatura en el cilindro es muy alta. La neblina de combustible luego se rocía en el cilindro; se quema instantáneamente, forzando el pistón hacia abajo, generando energía. Sin embargo, la presión requerida para calentar el aire a esa temperatura requiere un bloque de motor grande y fuerte.
La temperatura en la parte superior de la carrera de compresión depende de muchos factores, particularmente la relación de compresión del cilindro y la temperatura inicial del aire inducido. Cuando el motor está frío, la temperatura del aire de admisión es baja y recibe poco calor de las paredes del cilindro del motor. Además, a medida que el aire se comprime y se calienta, parte de este calor se pierde en las paredes frías del cilindro, lo que reduce aún más la temperatura en la parte superior de la carrera de compresión. La bujía incandescente resuelve esto.
Hay dos tipos diferentes de bujías incandescentes: la variedad en cilindro y la variedad en colector ("Thermostart"). En el caso de en cilindro, hay una bujía en cada cilindro de inyección directa (o en el caso de inyección indirecta , la bujía incandescente está en la precámara proporcionando un punto caliente para estimular el encendido). En el caso del en-colector, solo hay uno para todos los cilindros.
En general, los motores diésel no requieren ningún auxiliar de arranque. Por lo tanto, algunos motores diésel, especialmente los de inyección directa, no tienen sistemas de ayuda al arranque como bujías de incandescencia. Sin embargo, esto depende del diseño de la cámara de combustión y el desplazamiento, y los motores con mucha superficie de la cámara de combustión, como los motores con cámara de precombustión y de inyección con cámara de turbulencia, pueden requerir el uso de bujías de incandescencia para arrancar correctamente. La temperatura mínima de arranque sin usar bujías incandescentes es de 40 ° C para la cámara de precombustión inyectada, 20 ° C para la cámara de turbulencia inyectada y 0 ° C para los motores de inyección directa. Los motores con una cilindrada de más de un litro por cilindro generalmente incorporan un sistema de encendido por llama en lugar de bujías incandescentes, si se requiere un sistema de ayuda de arranque. [1]
Método de operación
Precalentamiento
En los vehículos con motor diesel de generación anterior, a diferencia de los vehículos con motor de gasolina, para un 'arranque en frío' el operador no simplemente giraba la llave a la posición de "arranque" y hacía que el motor arrancara inmediatamente. En cambio, el operador activó las bujías incandescentes por primera vez. Los primeros motores diésel utilizaban bujías de incandescencia de tipo "Thermostart" en el colector de admisión. Estos tardan 20 segundos en alcanzar la temperatura de trabajo y el operador del vehículo tenía que cronometrar manualmente (o adivinar) cuándo habían transcurrido los 20 segundos. Con las bujías incandescentes en el cilindro, las mejoras tecnológicas incluyeron una luz de advertencia en el tablero para indicar cuánto tiempo debería durar el precalentamiento. También se hizo que la fase de precalentamiento se activara automáticamente cuando el operador giraba la llave a la posición "on" durante un tiempo prolongado; el relé de las bujías de incandescencia enciende las bujías de incandescencia y se enciende una luz (vea la imagen a la derecha) en el grupo de instrumentos. Este proceso se denomina "precalentamiento" o "incandescencia". Muchos motores diesel modernos activan automáticamente sus bujías incandescentes cuando el operador desbloquea el vehículo o abre la puerta del automóvil, simplificando así el proceso y acortando el tiempo que el operador tiene que esperar antes de que arranque el motor. Según Bosch : "Los motores más antiguos con tapones del colector Thermostart usaban un período de incandescencia de hasta 20 segundos, mientras que los motores más modernos usan un período de calor de entre 6 y 8 segundos y proporcionan un brillo posterior a un voltaje reducido". [2]
A partir de
Con las bujías incandescentes en cilindro, cuando ha transcurrido un tiempo preestablecido, el relé de la bujía incandescente apaga la luz de "espera para arrancar". Un ciclo de precalentamiento suele durar de 2 a 5 segundos. Luego, el operador procede a girar la llave a la posición de "inicio". El relé apaga las bujías de incandescencia después de que el motor está en marcha (o, en automóviles más antiguos, al mismo tiempo se apaga la luz de "esperar para arrancar"). En algunos automóviles, para mantener el cumplimiento de las regulaciones de emisiones, las bujías incandescentes se pueden operar inmediatamente después del arranque del motor, o durante períodos de inactividad prolongada donde la temperatura del motor ha disminuido, ya que la eficiencia de la combustión se reduce en gran medida cuando el motor está por debajo de la temperatura de funcionamiento.
Con un tapón Thermostart en el colector de admisión, en unos pocos segundos los vapores de diesel comienzan a llenar el colector de admisión. A medida que el enchufe continúa calentándose, abre una válvula que permite el diesel de un depósito especial montado directamente sobre el Thermostart en el enchufe del Thermostart. Este diésel nuevo también se vaporiza y se suma a eso en el colector de admisión. A los 20 segundos, siempre que haya aire disponible, el diésel cerca de la bujía se enciende y, cuando se arranca el motor, el diésel encendido se introduce en las cámaras de combustión, a las que se agrega más diésel después de la carrera de compresión. Este diesel adicional se enciende inmediatamente, arrancando el motor con facilidad. Los vehículos equipados con bujías incandescentes Thermostart no suelen activarse mediante el interruptor de encendido normal. Se proporciona un botón en otro lugar (junto con, en algunos casos, el botón para activar el motor de arranque). Cuando un Thermostart se activa con el mismo interruptor que el encendido, generalmente se activa girando el interruptor una 'muesca' en sentido antihorario. Una vez transcurrido el período de 20 segundos, el arranque se logra girando el interruptor de encendido una muesca más en el sentido contrario a las agujas del reloj. Una vez que el motor se ha encendido y está funcionando, se suelta el interruptor de encendido, lo que le permite volver a la posición de apagado. Luego, el operador debe girar el interruptor de encendido a la posición de encendido, generalmente una muesca en el sentido de las agujas del reloj
Arranque del motor en caliente
Si el automóvil había estado funcionando recientemente o si la temperatura ambiente era alta, es posible que la luz de "esperar para arrancar" no se encienda. En este caso, el operador puede proceder a girar la llave a la posición de "arranque" y arrancar el motor sin tener que esperar.
Con un Thermostart, depende totalmente del operador elegir si activar la bujía incandescente. En el caso del arranque térmico controlado por llave de encendido, al girar la llave dos muescas a la derecha se inicia el arranque sin calefacción.
Construcción
Una bujía luminosa se parece a un lápiz de metal corto . El filamento calefactor se encaja en su punta. Los filamentos de bujías incandescentes deben estar hechos de ciertos materiales, como platino e iridio , que resisten la oxidación y las altas temperaturas.
Motores modelo
Las bujías incandescentes en los modelos de motores difieren de las de los motores diésel de tamaño completo. Los motores de tamaño completo solo usan la bujía incandescente para arrancar. Los motores modelo utilizan una bujía incandescente como parte integral del sistema de encendido debido al efecto catalítico del cable de platino sobre el combustible a base de metanol con el que están diseñados para funcionar.
Las bujías incandescentes de motor modelo también se utilizan como encendedores reutilizables en pirotecnia teatral y en la industria de efectos especiales para encender de forma remota dispositivos pirotécnicos utilizando polvos de composición de humo y flash . [3]
Motor de combustión rotativo Wankel
T. Kohno et al, de Toyota , en el documento SAE 790435, 'El rendimiento de baja carga del motor rotativo ' encontró que al instalar una bujía incandescente continua en el sitio principal de una carcasa de dos bujías, junto con un dispositivo Reed-Valve, evitar el retroceso de la mezcla en los conductos de admisión, mejoró la economía de combustible del RCE en un 9%. También patente DE3207059, Karl Fracke, concedida en abril de 1983.
Ver también
Referencias
- ^ Konrad Reif (ed.): Dieselmotor-Management im Überblick . 2ª edición. Springer, Wiesbaden 2014, ISBN 978-3-658-06554-6 . pag. 136
- ^ Robert Bosch GmbH (24 de marzo de 2010). "Bujías incandescentes" . Bosch . Consultado el 7 de julio de 2012 .
- ^ "Glo-Plugs" . TheatreFX . Consultado el 9 de enero de 2016 .