Una bujía es un dispositivo engañosamente simple, aunque tiene algunas funciones diferentes pero cruciales. En primer lugar, crea (literalmente) rayos artificiales dentro de la cámara de combustión del motor (culata). Transmite energía eléctrica (voltaje) muy alto para crear una chispa y "encender el fuego" en el caos controlado de la cámara de combustión. En este caso, el voltaje en la bujía puede oscilar entre 20000 y más de 100000 voltios.
Propiedades térmicas de las bujías
Aunque inicia una chispa para producir la combustión, la bujía no la sostiene. Realmente ayuda a transferir calor desde la cámara de combustión a la camisa de agua de la culata.
La capacidad de una bujía para disipar el calor de la cámara de combustión se define por el "rango térmico" de la bujía. La temperatura en el extremo de encendido de la bujía debe mantenerse lo suficientemente alta para evitar la contaminación, pero lo suficientemente baja para evitar la preignición. Los fabricantes de bujías llaman a esto "rendimiento térmico". El rendimiento térmico o rango térmico de una bujía no tiene nada que ver con la energía transmitida por el sistema de encendido a través de la bujía. El rango térmico de la bujía es el área donde actúa el calor de la bujía.
Bujías frías y bujías calientes.
Las bujías "frías" suelen tener una ruta de flujo de calor más corta. Esto da como resultado una tasa de transferencia de calor muy rápida. Además, la punta aislante corta de una bujía fría tiene menos superficie y no le permite absorber una cantidad significativa de calor.
Una bujía "caliente", por otro lado, tiene una punta aislante más larga y una ruta de transferencia de calor más larga. Esto da como resultado una transferencia de calor mucho más lenta a la culata circundante (y, por lo tanto, a la camisa de agua).
El rango térmico de una bujía debe seleccionarse cuidadosamente para producir un rendimiento térmico óptimo. Si el rango de calor es incorrecto, puedes tener serios problemas. Normalmente, una temperatura adecuada al final del fuego es (aproximadamente) 900-1,450 grados. Por debajo de los 900 grados, puede ocurrir acumulación de carbón. Por encima de eso, el sobrecalentamiento se convierte en un problema.
El voltaje de las bujías aumenta
En términos de funcionamiento, la bujía está conectada al alto voltaje generado por la bobina de encendido (ya sea a través de un distribuidor convencional o mediante electrónica). Cuando fluye corriente desde la bobina, se crea una diferencia de voltaje entre el electrodo central y el electrodo de tierra de la bujía.
La bujía no se disparará inmediatamente debido al "espacio" de la bujía y a la mezcla de aire/combustible dentro del espacio (que actúa como aislante).
Cuando el voltaje aumenta a aproximadamente 20,000 voltios, el espacio dentro de la bujía se "rompe" y se enciende. Una vez que se retira la bujía de la culata del cilindro y se conecta a tierra adecuadamente para el encendido, debería escuchar un sonido de clic definitivo. Si las condiciones son lo suficientemente oscuras, puedes ver chispas.
Los clics que escuchas son esencialmente truenos en miniatura y las chispas que observas se parecen a relámpagos en miniatura.
Dentro de la cámara de combustión, el intenso calor generado por la bujía crea una pequeña bola de fuego dentro del espacio. La bola de fuego o "núcleo" de combustión se expande y el cilindro (al menos en teoría) sufre una combustión completa.
Estructura de bujía:
Estructuralmente, las bujías pueden no ser tan simples como cree. De hecho, son dispositivos de precisión.
costillas: Las nervaduras aislantes brindan protección adicional contra voltaje secundario o chispas y también ayudan a mejorar el agarre de la funda de goma de la bujía en el cuerpo de la bujía.
Aislante: El cuerpo del aislador está moldeado de cerámica de alúmina. Para fabricar esta parte de la bujía se utiliza un sistema de conformado en seco a alta presión. Una vez formado el aislante, se cuece en un horno a una temperatura que supera el punto de fusión del acero. El proceso produce componentes con excelente rigidez dieléctrica, alta conductividad térmica y excelente resistencia al impacto.
El puntero muestra el aislante de la bujía. Como se mencionó anteriormente, está formado a partir de cerámica de alúmina. La superficie exterior tiene nervaduras para proporcionar agarre a la funda de la bujía y al mismo tiempo agregar protección contra chispas (fuego cruzado) de la bujía.
Hexagonal: La forma hexagonal proporciona el punto de contacto para la llave de tubo. El tamaño hexagonal está básicamente unificado en la industria y generalmente está relacionado con el tamaño de la rosca de la bujía.
Alojamiento: La carcasa de acero se fabrica con tolerancias precisas mediante un proceso especial de extrusión en frío. Algunos tipos de bujías utilizan acero billet (barras) para la construcción de carcasas.
Enchapado: La carcasa casi siempre está chapada. Esto mejora la durabilidad y proporciona protección contra el óxido y la corrosión. La carcasa de acero se fabrica con tolerancias precisas mediante un proceso especial de extrusión en frío o, en otros casos especiales, se mecaniza a partir de palanquillas de acero. Un hexágono mecanizado en la carcasa le permite instalar o quitar el enchufe con una llave de tubo.
Lavadoras: Algunas bujías usan arandelas, mientras que otros ejemplos no tienen juntas. Las juntas utilizadas en las bujías presentan un diseño de acero plegado que proporciona una superficie lisa para fines de sellado. Las bujías sin junta utilizan una carcasa de asiento cónico que sella con tolerancias ajustadas dentro de la bujía.
Hilos: Las roscas de las bujías suelen estar enrolladas, no cortadas. Esto cumple con las especificaciones establecidas por SAE y el Instituto Internacional de Estándares.
Electrodos de tierra: Hay muchas formas y configuraciones diferentes de electrodos de tierra, pero la mayoría de las veces están hechos de acero aleado de níquel. Los electrodos de tierra deben poder resistir la corrosión por chispas y la corrosión química a temperaturas extremas.
Electrodo central: El electrodo central debe estar hecho de una aleación especial que sea resistente a la corrosión por chispas y a la corrosión química. Tenga en cuenta que las temperaturas de la cámara de combustión cambiarán (a veces mucho). El electrodo central debe funcionar dentro de estos parámetros.
Espacio entre el electrodo de Spark Park: el área entre el electrodo de tierra y el electrodo central se llama espacio. El electrodo central debe estar hecho de una aleación especial que sea resistente a la corrosión por chispas y a la corrosión química.
Nariz aislante: Hay una variedad de formas y tamaños de puntas de aisladores disponibles, pero esencialmente la punta del aislador debe poder eliminar depósitos de carbón, aceite y combustible a bajas velocidades. A velocidades más altas del motor, la parte delantera del aislador generalmente se enfría, lo que reduce la temperatura y la corrosión de los electrodos.
