Bujía: más que una chispa

La esencia de la bujía en un motor de encendido por chispa parece obvia. Este es un dispositivo simple en el que la parte más importante son los dos electrodos entre los que salta la chispa de encendido. Pocos de nosotros sabemos que en los motores modernos, la bujía ha adquirido una nueva función.

Los motores modernos se controlan casi exclusivamente electrónicamente. Controlador, popularmente conocida como "computadora" recopila una serie de datos sobre el funcionamiento de la unidad (mencionamos aquí, en primer lugar, la velocidad del cigüeñal, el grado de "presionar" el pedal del acelerador, la presión del aire atmosférico y en el múltiple de admisión, la temperatura del refrigerante, combustible y aire, y también la composición de los gases de escape en el sistema de escape antes y después de su limpieza por convertidores catalíticos), y luego, comparando esta información con las almacenadas en su memoria, emite comandos a los sistemas de control del proceso de encendido e inyección de combustible, así como la posición del amortiguador de aire. El hecho es que el punto de inflamación y la dosis de combustible para los ciclos operativos individuales deben ser óptimos en términos de eficiencia, economía y respeto por el medio ambiente en cada momento de la operación del motor.

Lee tambien

Bujias de incandescencia

El juego vale la pena.

Entre los datos necesarios para controlar el correcto funcionamiento del motor, también hay información sobre la presencia (o ausencia) de combustión por detonación. La mezcla de aire y combustible que ya se encuentra en la cámara de combustión por encima del pistón debe quemarse rápida pero gradualmente, desde la bujía hasta los confines de la cámara de combustión. Si la mezcla se enciende en su totalidad, es decir, "explota", la eficiencia del motor (es decir, la capacidad de utilizar la energía contenida en el combustible) cae bruscamente y, al mismo tiempo, aumenta la carga en componentes importantes del motor, lo que puede conducir al fracaso. Por lo tanto, no se debe permitir un fenómeno de detonación constante, pero, por otro lado, el ajuste instantáneo de la ignición y la composición de la mezcla aire-combustible deben ser tales que el proceso de combustión sea relativamente cercano a estas detonaciones.

Por lo tanto, desde hace varios años, los motores modernos han sido equipados con los llamados. sensor de detonacion. En la versión tradicional, este es en realidad un micrófono especializado que, atornillado en el bloque del motor, responde solo a vibraciones con una frecuencia correspondiente a una combustión de detonación típica. El sensor envía información sobre posibles detonaciones a la computadora del motor, que reacciona cambiando el punto de encendido para que no se produzcan detonaciones.

Sin embargo, la detección de la combustión por detonación se puede realizar de otra manera. Ya en 1988, la empresa sueca Saab lanzó la producción de una unidad de encendido sin distribuidor llamada Saab Direct Ignition (SDI) en el modelo 9000. En esta solución, cada bujía tiene su propia bobina de encendido integrada en la culata y la “computadora ” alimenta sólo señales de control. Por lo tanto, en este sistema, el punto de encendido puede ser diferente (óptimo) para cada cilindro.

Sin embargo, más importante en un sistema de este tipo es para qué se utiliza cada bujía cuando no produce una chispa de encendido (la duración de la chispa es de solo decenas de microsegundos por ciclo de funcionamiento y, por ejemplo, a 6000 rpm, un motor ciclo de operación es de dos centésimas de segundo). Resultó que se pueden usar los mismos electrodos para medir la corriente de iones que fluye entre ellos. Aquí, se utilizó el fenómeno de la autoionización de las moléculas de combustible y aire durante la combustión de una carga por encima del pistón. Los iones separados (electrones libres con carga negativa) y las partículas con carga positiva permiten que la corriente fluya entre los electrodos colocados en la cámara de combustión, y esta corriente se puede medir.

Es importante señalar que el grado de ionización del gas indicado en la cámara la combustión depende de los parámetros de combustión, es decir, principalmente en la presión y la temperatura actuales. Por lo tanto, el valor de la corriente de iones contiene información importante sobre el proceso de combustión.

Los datos básicos obtenidos por el sistema Saab SDI proporcionaron información sobre detonaciones y posibles fallas de encendido, y también permitieron determinar el tiempo de encendido requerido. En la práctica, el sistema proporcionaba datos más fiables que un sistema de encendido convencional con un sensor de detonación tradicional y también era más económico.

Actualmente, el llamado sistema Distributionless con bobinas individuales para cada cilindro es muy utilizado, y muchas empresas ya utilizan la medición de corriente de iones para recopilar información sobre el proceso de combustión en el motor. Los sistemas de encendido adaptados a esto son ofrecidos por los proveedores de motores más importantes. También resulta que evaluar el proceso de combustión en un motor midiendo la corriente de iones puede ser una forma importante de estudiar el rendimiento del motor en tiempo real. Le permite detectar directamente no solo una combustión incorrecta, sino también determinar el tamaño y la posición (calculados en grados de rotación del cigüeñal) de la presión máxima real sobre el pistón. Hasta ahora, tal medición no era posible en motores de serie. Usando el software apropiado, gracias a estos datos, es posible controlar con precisión el encendido y la inyección en un rango mucho más amplio de cargas y temperaturas del motor, así como ajustar los parámetros operativos de la unidad a las propiedades específicas del combustible.