Una bujía (a veces, en inglés británico , sparking plug , [1] y, coloquialmente, plug ) es un dispositivo para suministrar corriente eléctrica desde un sistema de encendido a la cámara de combustión de un motor de encendido por chispa para encender la mezcla comprimida de combustible/aire mediante una chispa eléctrica , mientras se contiene la presión de combustión dentro del motor. Una bujía tiene una carcasa roscada de metal, aislada eléctricamente de un electrodo central por un aislante cerámico . El electrodo central, que puede contener una resistencia , está conectado por un cable fuertemente aislado al terminal de salida de una bobina de encendido o magneto . La carcasa metálica de la bujía está atornillada a la culata del motor y, por lo tanto, conectada eléctricamente a tierra . El electrodo central sobresale a través del aislante de porcelana hacia la cámara de combustión , formando uno o más espacios de chispa entre el extremo interior del electrodo central y, por lo general, una o más protuberancias o estructuras unidas al extremo interior de la carcasa roscada y designadas como electrodo(s) lateral (es) , de tierra o de puesta a tierra .
Las bujías también se pueden utilizar para otros fines; en Saab Direct Ignition , cuando no están encendiendo, se utilizan para medir la ionización en los cilindros; esta medición de corriente iónica se utiliza para reemplazar el sensor de fase de leva, el sensor de detonación y la función de medición de falla de encendido habituales. [2] Las bujías también se pueden utilizar en otras aplicaciones, como hornos en los que se debe encender una mezcla de combustible y aire. En este caso, a veces se las denomina encendedores de llama . [ cita requerida ]
En 1860, Étienne Lenoir (también se le atribuye el mérito a Edmond Berger, quien inventó pero nunca patentó la bujía el 2 de febrero de 1839) utilizó una bujía eléctrica en su motor de gas , el primer motor de pistón de combustión interna. A Lenoir generalmente se le atribuye la invención de la bujía. [3] [4]
Las primeras patentes de bujías incluyen las de Nikola Tesla (en la patente estadounidense 609.250 para un sistema de sincronización de encendido, 1898), Frederick Richard Simms (GB 24859/1898, 1898) y Robert Bosch (GB 26907/1898). Solo la invención de la primera bujía de alto voltaje comercialmente viable como parte de un sistema de encendido basado en magneto por el ingeniero de Robert Bosch, Gottlob Honold, en 1902, hizo posible el desarrollo del motor de encendido por chispa . Las mejoras de fabricación posteriores pueden atribuirse a Albert Champion , [5] a los hermanos Lodge , hijos de Sir Oliver Lodge , que desarrollaron y fabricaron la idea de su padre [6] y también a Kenelm Lee Guinness , de la familia cervecera Guinness , que desarrolló la marca KLG. Helen Blair Bartlett jugó un papel vital en la fabricación del aislante en 1930. [7]
La función de una bujía es producir una chispa en el momento necesario para encender la mezcla combustible. La bujía está conectada al alto voltaje generado por una bobina de encendido o magneto . A medida que fluye corriente desde la bobina, se desarrolla un voltaje entre los electrodos central y lateral. Inicialmente, no puede fluir corriente porque el combustible y el aire en el espacio son un aislante, pero a medida que aumenta el voltaje, comienza a cambiar la estructura de los gases entre los electrodos. Una vez que el voltaje excede la rigidez dieléctrica de los gases, estos se ionizan . El gas ionizado se convierte en un conductor y permite que la corriente fluya a través del espacio. Las bujías generalmente requieren un voltaje de 12.000 a 25.000 voltios o más para "encenderse" correctamente, aunque puede llegar hasta 45.000 voltios. Suministran una corriente más alta durante el proceso de descarga, lo que da como resultado una chispa más caliente y de mayor duración.
A medida que la corriente de electrones atraviesa el espacio, aumenta la temperatura del canal de la chispa hasta los 60.000 K. El intenso calor en el canal de la chispa hace que el gas ionizado se expanda muy rápidamente, como una pequeña explosión. Este es el "clic" que se escucha al observar una chispa, similar a los relámpagos y los truenos .
El calor y la presión obligan a los gases a reaccionar entre sí y, al final de la chispa, debería quedar una pequeña bola de fuego en el espacio entre los gases que se queman por sí solos. El tamaño de esta bola de fuego, o núcleo, depende de la composición exacta de la mezcla entre los electrodos y del nivel de turbulencia de la cámara de combustión en el momento de la chispa. Un núcleo pequeño hará que el motor funcione como si el tiempo de encendido se hubiera retrasado, y uno grande como si el tiempo se hubiera adelantado. [ cita requerida ]
Una bujía está compuesta por una carcasa, un aislante y un conductor central. Pasa por la pared de la cámara de combustión y, por lo tanto, también debe sellar la cámara de combustión contra altas presiones y temperaturas sin deteriorarse con el paso del tiempo y el uso prolongado.
Las bujías se especifican por tamaño, ya sea rosca o tuerca (a menudo denominadas Euro ), tipo de sellado (arandela cónica o de compresión) y espacio entre electrodos. Los tamaños de rosca (tuerca) comunes en Europa son 10 mm (16 mm), 14 mm (21 mm; a veces, 16 mm) y 18 mm (24 mm, a veces, 21 mm). En los Estados Unidos, los tamaños de rosca (tuerca) comunes son 10 mm (16 mm), 12 mm (14 mm, 16 mm o 17,5 mm), 14 mm (16 mm, 20,63 mm) y 18 mm (20,63 mm). [8]
La parte superior de la bujía contiene un terminal para conectar al sistema de encendido . A lo largo de los años, los fabricantes han introducido variaciones en la configuración del terminal. La construcción exacta del terminal varía según el uso de la bujía. La mayoría de los cables de las bujías de los automóviles de pasajeros se encajan en el terminal de la bujía, pero algunos cables tienen conectores de ojal que se sujetan a la bujía debajo de una tuerca. La configuración SAE estándar de tuerca sólida no extraíble es común para muchos automóviles y camiones. Las bujías que se utilizan para estas aplicaciones a menudo tienen el extremo del terminal que cumple una doble función como tuerca en un eje roscado delgado para que puedan usarse para cualquier tipo de conexión. Este tipo de bujía tiene una tuerca o moleteado extraíble, que permite a sus usuarios conectarlas a dos tipos diferentes de fundas de bujía. Algunas bujías tienen una rosca desnuda, que es un tipo común para motocicletas y vehículos todo terreno. Finalmente, en años muy recientes, se ha introducido un terminal tipo copa, que permite un aislante cerámico más largo en el mismo espacio confinado. [9]
La parte principal del aislador está hecha típicamente de alúmina sinterizada ( Al2O3 ) , [10] [11] un material cerámico muy duro con alta resistencia dieléctrica , impreso con el nombre del fabricante y marcas de identificación, luego esmaltado para mejorar la resistencia al seguimiento de chispas en la superficie. Sus principales funciones son proporcionar soporte mecánico y aislamiento eléctrico para el electrodo central, al mismo tiempo que proporciona una trayectoria de chispa extendida para protección contra descargas disruptivas. Esta porción extendida, particularmente en motores con bujías profundamente empotradas, ayuda a extender el terminal por encima de la culata de cilindros para que sea más fácilmente accesible.
Otra característica de la alúmina sinterizada es su buena conducción del calor, lo que reduce la tendencia del aislante a brillar con el calor y encender así la mezcla prematuramente.
Al alargar la superficie entre el terminal de alto voltaje y la carcasa metálica conectada a tierra de la bujía, la forma física de las nervaduras mejora el aislamiento eléctrico y evita que la energía eléctrica se filtre a lo largo de la superficie del aislador desde el terminal hasta la carcasa metálica. El camino interrumpido y más largo hace que la electricidad encuentre más resistencia a lo largo de la superficie de la bujía incluso en presencia de suciedad y humedad. Algunas bujías se fabrican sin nervaduras; las mejoras en la rigidez dieléctrica del aislador las hacen menos importantes. [ cita requerida ]
En las bujías modernas (posteriores a la década de 1930), la punta del aislante que sobresale hacia la cámara de combustión es de la misma cerámica de óxido de aluminio sinterizado (alúmina) que la parte superior, pero sin esmaltar. Está diseñada para soportar 650 °C (1200 °F) y 60 kV.
Las bujías más antiguas, sobre todo en los aviones, utilizaban un aislante hecho de capas apiladas de mica , comprimidas por la tensión en el electrodo central.
Con el desarrollo de la gasolina con plomo en la década de 1930, los depósitos de plomo en la mica se convirtieron en un problema y redujeron el intervalo entre la necesidad de limpiar la bujía. Siemens en Alemania desarrolló la alúmina sinterizada para contrarrestar esto. [12] La alúmina sinterizada es un material superior a la mica o la porcelana porque es un conductor térmico relativamente bueno para una cerámica, mantiene una buena resistencia mecánica y resistencia al choque (térmico) a temperaturas más altas, y esta capacidad de calentarse le permite funcionar a temperaturas de "autolimpieza" sin degradación rápida. También permite una construcción simple de una sola pieza a bajo costo pero con alta confiabilidad mecánica. Las dimensiones del aislante y el núcleo conductor de metal determinan el rango térmico de la bujía. Los aislantes cortos suelen ser bujías "más frías", mientras que las bujías "más calientes" se fabrican con un camino alargado hacia el cuerpo metálico, aunque esto también depende del núcleo metálico conductor de calor.
Debido a que la bujía también sella la cámara de combustión del motor cuando se instala, se requieren sellos para garantizar que no haya fugas de la cámara de combustión. Los sellos internos de las bujías modernas están hechos de vidrio comprimido/polvo de metal, pero los sellos de estilo antiguo generalmente se hacían mediante el uso de una soldadura fuerte de múltiples capas . El sello externo suele ser una arandela de aplastamiento , pero algunos fabricantes usan el método más económico de una interfaz cónica y una compresión simple para intentar sellar.
La carcasa/cubierta metálica (o la camisa , como la llaman muchas personas) de la bujía resiste el par de torsión al apretar la bujía, sirve para eliminar el calor del aislante y pasarlo a la culata, y actúa como tierra para las chispas que pasan a través del electrodo central al electrodo lateral. Las roscas de las bujías están laminadas en frío para evitar la fatiga por ciclo térmico. Es importante instalar bujías con el "alcance" o longitud de rosca correcto. Las bujías pueden variar en alcance de 0,095 a 2,649 cm (0,0375 a 1,043 pulgadas), como para aplicaciones automotrices y de motores pequeños. [13] Además, la carcasa de una bujía marina es de metal recubierto de cromato de zinc y doble inmersión. [14]
El electrodo central está conectado al terminal a través de un cable interno y, comúnmente, una resistencia en serie de cerámica para reducir la emisión de ruido de RF de la chispa. Las bujías sin resistencia, que se venden comúnmente sin una "R" en el número de pieza del tipo de bujía, carecen de este elemento para reducir la interferencia electromagnética con radios y otros equipos sensibles. La punta puede estar hecha de una combinación de cobre , níquel - hierro , cromo o metales nobles .
A finales de los años 70, el desarrollo de los motores llegó a un punto en el que el rango térmico de las bujías convencionales con electrodos centrales de aleación de níquel macizo no era suficiente para satisfacer sus demandas. Una bujía lo suficientemente fría como para soportar las exigencias de la conducción a alta velocidad no sería capaz de quemar los depósitos de carbón provocados por las condiciones urbanas de arranque y parada, y se ensuciaría en estas condiciones, provocando fallos de encendido en el motor. De manera similar, una bujía lo suficientemente caliente como para funcionar sin problemas en la ciudad podría derretirse cuando se la necesita para soportar una conducción prolongada a alta velocidad en autopistas. La solución a este problema, ideada por los fabricantes de bujías, fue utilizar un material y un diseño diferentes para el electrodo central que pudiera alejar el calor de la combustión de la punta de manera más eficaz que una aleación de níquel macizo. El material elegido para esta tarea fue el cobre y Floform creó un método para fabricar el electrodo central con núcleo de cobre.
El electrodo central es usualmente el diseñado para expulsar los electrones (el cátodo , es decir, polaridad negativa [15] relativa al bloque del motor) porque normalmente es la parte más caliente de la bujía; es más fácil emitir electrones desde una superficie caliente, debido a las mismas leyes físicas que aumentan las emisiones de vapor de las superficies calientes (ver emisión termoiónica ). [16] Además, los electrones se emiten donde la intensidad del campo eléctrico es mayor; esto es desde donde el radio de curvatura de la superficie es menor, desde una punta o borde afilado en lugar de una superficie plana (ver descarga de corona ). [ 16] El uso del electrodo lateral más frío y romo como negativo requiere hasta un 45 por ciento más de voltaje, [16] por lo que pocos sistemas de encendido aparte de la chispa desperdiciada están diseñados de esta manera. [17] Los sistemas de chispa desperdiciada ejercen una mayor tensión sobre las bujías, ya que disparan electrones alternativamente en ambas direcciones (desde el electrodo de tierra al electrodo central, no solo desde el electrodo central al electrodo de tierra). Como resultado, los vehículos con dicho sistema deberían tener metales preciosos en ambos electrodos, no solo en el electrodo central, para aumentar los intervalos de reemplazo del servicio, ya que desgastan el metal más rápidamente en ambas direcciones, no solo en una. [18]
Sería más fácil extraer electrones de un electrodo puntiagudo, pero este se erosionaría después de unos pocos segundos. En cambio, los electrones se emiten desde los bordes afilados del extremo del electrodo; a medida que estos bordes se erosionan, la chispa se vuelve más débil y menos confiable.
En un tiempo era común quitar las bujías, limpiar los depósitos de los extremos ya sea manualmente o con equipo de arenado especializado y limar el extremo del electrodo para restaurar los bordes afilados, pero esta práctica se ha vuelto menos frecuente por tres razones:
El desarrollo de electrodos de alta temperatura hechos de metales nobles (que utilizan metales como itrio , iridio , tungsteno , paladio o rutenio , así como platino , plata u oro , de valor relativamente alto ) permite el uso de un cable central más pequeño, que tiene bordes más afilados pero que no se derrite ni se corroe. Estos materiales se utilizan debido a sus altos puntos de fusión y durabilidad, no por su conductividad eléctrica (que es irrelevante en serie con la resistencia de bujía o los cables). El electrodo más pequeño también absorbe menos calor de la chispa y la energía de la llama inicial.
Las bujías de polonio fueron comercializadas por Firestone desde 1940 hasta 1953. Si bien la cantidad de radiación de las bujías era minúscula y no representaba una amenaza para el consumidor, los beneficios de dichas bujías disminuyeron rápidamente después de aproximadamente un mes debido a la corta vida media del polonio y porque la acumulación en los conductores bloquearía la radiación que mejoraba el rendimiento del motor. La premisa detrás de la bujía de polonio, así como la bujía de radio prototipo de Alfred Matthew Hubbard que la precedió, era que la radiación mejoraría la ionización del combustible en el cilindro y, por lo tanto, permitiría que la bujía se encendiera de manera más rápida y eficiente. [19] [20]
El electrodo lateral (también conocido como "correa de tierra") está hecho de acero con alto contenido de níquel y está soldado o forjado en caliente al costado de la carcasa metálica. El electrodo lateral también se calienta mucho, especialmente en los tapones nasales salientes. Algunos diseños han proporcionado un núcleo de cobre a este electrodo, para aumentar la conducción de calor. También se pueden utilizar varios electrodos laterales, de modo que no se superpongan al electrodo central. El electrodo de tierra también puede tener pequeñas almohadillas de platino o incluso iridio agregadas a ellas para aumentar la vida útil. [21]
Las bujías suelen estar diseñadas para tener una separación entre chispas que el técnico que las instala puede ajustar doblando ligeramente el electrodo de masa. La misma bujía puede especificarse para varios motores diferentes, lo que requiere una separación diferente para cada uno. Las bujías de los automóviles suelen tener una separación entre chispas de entre 0,6 y 1,8 mm (0,024 y 0,071 pulgadas). La separación puede requerir un ajuste a partir de la separación original.
Un calibre de bujías es un disco con un borde inclinado, o con alambres redondos de diámetros precisos, y se utiliza para medir el espacio libre. El uso de un calibre de espesores con hojas planas en lugar de alambres redondos, como se utiliza en los puntos de distribución o en el juego de válvulas , dará resultados erróneos, debido a la forma de los electrodos de las bujías. [ cita requerida ] Los calibres más simples son una colección de llaves de varios grosores que coinciden con los espacios deseados y el espacio se ajusta hasta que la llave encaja perfectamente. Con la tecnología actual de motores, que incorpora universalmente sistemas de encendido de estado sólido e inyección de combustible computarizada , los espacios libres utilizados son más grandes en promedio que en la era de los carburadores y distribuidores de puntos de ruptura, hasta el punto de que los calibres de bujías de esa época no siempre pueden medir los espacios requeridos por los automóviles actuales. [ cita requerida ] [22] Los vehículos que utilizan gas natural comprimido generalmente requieren espacios más estrechos que los vehículos que utilizan gasolina. [23]
El ajuste de la separación de las bujías (también llamado "ajuste de la separación de las bujías") puede ser crucial para el funcionamiento adecuado del motor. Una separación estrecha puede generar una chispa demasiado pequeña y débil para encender eficazmente la mezcla de combustible y aire, pero la bujía casi siempre se encenderá en cada ciclo. Una separación demasiado amplia puede impedir que se encienda una chispa o puede fallar a altas velocidades, pero generalmente generará una chispa fuerte para una combustión limpia. Una chispa que falla intermitentemente en encender la mezcla de combustible y aire puede no notarse directamente, pero se manifestará como una reducción en la potencia del motor y la eficiencia del combustible . No se recomienda el ajuste de la separación para las bujías de iridio y platino, porque existe el riesgo de dañar un disco de metal soldado al electrodo. [24]
A lo largo de los años, se han realizado variaciones en el diseño básico de las bujías para intentar proporcionar un mejor encendido, una vida útil más prolongada o ambas cosas. Dichas variaciones incluyen el uso de dos, tres o cuatro electrodos de tierra espaciados de manera uniforme alrededor del electrodo central. Otras variaciones incluyen el uso de un electrodo central empotrado rodeado por la rosca de la bujía, que se convierte efectivamente en el electrodo de tierra (consulte "bujía de descarga superficial", a continuación). También existe el uso de una muesca en forma de V en la punta del electrodo de tierra. Los electrodos de tierra múltiples generalmente brindan una vida útil más prolongada, ya que cuando el espacio entre electrodos se ensancha debido al desgaste por descarga eléctrica, la chispa se mueve a otro electrodo de tierra más cercano. La desventaja de los electrodos de tierra múltiples es que puede producirse un efecto de protección en la cámara de combustión del motor que inhibe la superficie de la llama a medida que se quema la mezcla de combustible y aire. Esto puede dar como resultado una combustión menos eficiente y un mayor consumo de combustible. También es difícil o casi imposible ajustarlos a otro tamaño de espacio uniforme.
En un motor de pistón, una parte de la cámara de combustión siempre está fuera del alcance del pistón, y en esta zona se encuentra la bujía convencional. En un motor Wankel, el área de combustión varía de forma permanente y la bujía es barrida inevitablemente por los sellos del vértice del rotor. Si una bujía sobresaliera hacia la cámara de combustión del motor Wankel, sería golpeada por el sello del vértice que pasa, pero si la bujía se hundiera para evitarlo, se reduciría el acceso de la mezcla a la chispa, lo que provocaría un fallo de encendido o una combustión incompleta. Por ello, se desarrolló un nuevo tipo de bujía de "descarga superficial", que presenta una cara casi plana hacia la cámara de combustión. Un electrodo central corto sobresale muy poco y todo el cuerpo de la bujía conectado a tierra actúa como electrodo lateral. De este modo, los electrodos se sitúan justo fuera del alcance del sello del vértice que pasa, mientras que la chispa es accesible a la mezcla de combustible y aire. El espacio entre electrodos permanece constante durante toda la vida útil de una bujía de chispa superficial y la trayectoria de la chispa variará continuamente (en lugar de ir desde el centro hacia el electrodo lateral como en una bujía convencional). [ cita requerida ] Otra ventaja del diseño de chispa superficial es que el electrodo lateral no puede romperse y potencialmente causar daños al motor, aunque esto tampoco sucede a menudo con las bujías convencionales. [ cita requerida ]
La mayoría de las bujías se sellan a la culata con una arandela de metal hueca o doblada de un solo uso que se aplasta ligeramente entre la superficie plana de la culata y la de la bujía, justo por encima de las roscas. Algunas bujías tienen un asiento cónico que no utiliza arandela. Se supone que el par de torsión para instalar estas bujías es menor que el de una bujía sellada con arandela. [25] Las bujías con asientos cónicos nunca deben instalarse en vehículos con culatas que requieran arandelas, y viceversa. De lo contrario, se produciría un sellado deficiente o un alcance incorrecto debido a que las roscas no se asientan correctamente en las bujías.
La longitud de la parte roscada de la bujía debe coincidir estrechamente con el grosor de la cabeza. Si una bujía se extiende demasiado hacia la cámara de combustión, puede ser golpeada por el pistón, dañando el motor internamente. De manera menos dramática, si las roscas de la bujía se extienden hacia la cámara de combustión, los bordes afilados de las roscas actúan como fuentes puntuales de calor que pueden causar preignición ; además, los depósitos que se forman entre las roscas expuestas pueden dificultar la extracción de las bujías, incluso dañando las roscas de las cabezas de aluminio en el proceso de extracción.
Sin embargo, la protuberancia de la punta en la cámara también afecta el rendimiento de la bujía; cuanto más central esté la distancia entre los electrodos de la chispa, mejor será el encendido de la mezcla de aire y combustible, aunque los expertos creen que el proceso es más complejo y depende de la forma de la cámara de combustión. Por otro lado, si un motor está "quemando aceite", el exceso de aceite que se filtra en la cámara de combustión tiende a ensuciar la punta de la bujía e inhibir la chispa; en tales casos, una bujía con menos protuberancia de la que normalmente requeriría el motor suele acumular menos suciedad y funciona mejor durante un período más prolongado. Se venden adaptadores "antiincrustantes" especiales que se ajustan entre la bujía y la cabeza para reducir la protuberancia de la bujía precisamente por esta razón, en motores más antiguos con graves problemas de quema de aceite; esto hará que el encendido de la mezcla de aire y combustible sea menos efectivo, pero en tales casos, esto tiene menor importancia.
La temperatura de funcionamiento de una bujía es la temperatura física real en la punta de la bujía dentro del motor en funcionamiento, normalmente entre 500 y 800 °C (932 y 1472 °F). Esto es importante porque determina la eficiencia de la autolimpieza de la bujía y está determinada por una serie de factores, pero principalmente la temperatura real dentro de la cámara de combustión. No existe una relación directa entre la temperatura de funcionamiento real de la bujía y el voltaje de la chispa. Sin embargo, el nivel de torque que produce actualmente el motor influirá fuertemente en la temperatura de funcionamiento de la bujía porque la temperatura y la presión máximas ocurren cuando el motor está funcionando cerca del par máximo de salida (el torque y la velocidad de rotación determinan directamente la potencia de salida). La temperatura del aislante responde a las condiciones térmicas a las que está expuesto en la cámara de combustión, pero no al revés. Si la punta de la bujía está demasiado caliente, puede causar preignición o, a veces, detonación/detonación , y pueden producirse daños. Si hace demasiado frío, se pueden formar depósitos conductores de electricidad en el aislante, lo que provoca una pérdida de energía de chispa o un cortocircuito en la corriente de chispa.
Se dice que una bujía está "caliente" si es un mejor aislante térmico, manteniendo más calor en la punta de la bujía. Se dice que una bujía está "fría" si puede conducir más calor fuera de la punta de la bujía y reducir la temperatura de la punta. El hecho de que una bujía esté "caliente" o "fría" se conoce como el rango térmico de la bujía. El rango térmico de una bujía generalmente se especifica como un número, y algunos fabricantes usan números ascendentes para bujías más calientes, mientras que otros hacen lo contrario: usan números ascendentes para bujías más frías.
El rango térmico de una bujía se ve afectado por la construcción de la bujía: los tipos de materiales utilizados, la longitud del aislante y el área de superficie de la bujía expuesta dentro de la cámara de combustión. Para un uso normal, la selección de un rango térmico de bujía es un equilibrio entre mantener la punta lo suficientemente caliente al ralentí para evitar la suciedad y lo suficientemente fría a máxima potencia para evitar el encendido previo o el golpeteo del motor . Al examinar las bujías "más calientes" y "más frías" del mismo fabricante una al lado de la otra, el principio involucrado se puede ver muy claramente; las bujías más frías tienen un aislante cerámico más sustancial que llena el espacio entre el electrodo central y la carcasa, lo que permite efectivamente que la carcasa absorba más calor, mientras que las bujías más calientes tienen menos material cerámico, de modo que la punta está más aislada del cuerpo de la bujía y retiene mejor el calor.
El calor de la cámara de combustión se escapa a través de los gases de escape, las paredes laterales del cilindro y la propia bujía. El rango térmico de una bujía tiene un efecto mínimo en la temperatura de la cámara de combustión y del motor en general. Una bujía fría no enfriará materialmente la temperatura de funcionamiento del motor. (Sin embargo, una bujía demasiado caliente puede provocar indirectamente una condición de preignición descontrolada que puede aumentar la temperatura del motor). Más bien, el efecto principal de una bujía "caliente" o "fría" es afectar la temperatura de la punta de la bujía.
Antes de la era moderna de la inyección de combustible computarizada, era común especificar al menos un par de rangos de temperatura diferentes para las bujías de un motor de automóvil: una bujía más caliente para los automóviles que se conducían principalmente a baja velocidad por la ciudad y una bujía más fría para el uso sostenido a alta velocidad en la carretera. Sin embargo, esta práctica se ha vuelto obsoleta en gran medida ahora que las mezclas de combustible y aire de los automóviles y las temperaturas de los cilindros se mantienen dentro de un rango estrecho, con el fin de limitar las emisiones. Sin embargo, los motores de carreras aún se benefician de la elección de un rango de temperatura de bujía adecuado. Los motores de carreras muy antiguos a veces tienen dos juegos de bujías, uno solo para arrancar y otro para instalarse para conducir una vez que el motor se haya calentado.
Los fabricantes de bujías utilizan diferentes números para indicar el rango térmico de sus bujías. Algunos fabricantes, como Denso y NGK, tienen números que aumentan a medida que se enfrían. Por el contrario, Champion, Bosch, BRISK, Beru y ACDelco utilizan un sistema de rango térmico en el que los números aumentan a medida que las bujías se calientan. Como resultado, los números de rango térmico deben traducirse entre los diferentes fabricantes y no pueden intercambiarse casualmente como iguales.
El extremo de encendido de la bujía se verá afectado por el entorno interno de la cámara de combustión. Como la bujía se puede quitar para inspeccionarla, se pueden examinar los efectos de la combustión en la bujía. Un examen o "lectura" de las marcas características en el extremo de encendido de la bujía puede indicar condiciones dentro del motor en funcionamiento. Los fabricantes de motores y bujías publicarán información sobre las marcas características en los cuadros de lectura de bujías.
Una decoloración marrón clara de la punta del bloque indica un funcionamiento correcto; otras condiciones pueden indicar un mal funcionamiento. Por ejemplo, un aspecto pulido con chorro de arena en la punta de la bujía significa que se está produciendo una detonación leve y persistente , a menudo inaudible. El daño que se está produciendo en la punta de la bujía también se está produciendo en el interior del cilindro. Una detonación fuerte puede provocar la rotura total del aislador de la bujía y de las piezas internas del motor antes de aparecer como una erosión por chorro de arena, pero se oye fácilmente. Como otro ejemplo, si la bujía está demasiado fría, habrá depósitos en la punta de la bujía. Por el contrario, si la bujía está demasiado caliente, la porcelana tendrá un aspecto poroso, casi como el azúcar. El material que sella el electrodo central al aislador hervirá. A veces, el extremo de la bujía aparecerá vidriado, ya que los depósitos se han derretido.
Un motor en ralentí tendrá un impacto diferente en las bujías que uno que funcione a toda velocidad . Las lecturas de las bujías solo son válidas para las condiciones de funcionamiento más recientes del motor y hacer funcionar el motor en condiciones diferentes puede borrar u ocultar las marcas características que quedaron previamente en las bujías. La información más valiosa se obtiene haciendo funcionar el motor a alta velocidad y a plena carga, apagando inmediatamente el encendido y deteniéndose sin ralentí ni funcionamiento a baja velocidad y quitando las bujías para realizar la lectura. [ cita requerida ]
Para mejorar la lectura de las bujías se encuentran disponibles visores de lectura de bujías, que son simplemente una combinación de linterna y lupa.
La "indexación" de las bujías al instalarlas implica instalar la bujía de manera que el área abierta de su espacio, que no está cubierta por el electrodo de tierra, esté orientada hacia el centro de la cámara de combustión en lugar de hacia una de sus paredes. La teoría sostiene que esto maximizará la exposición de la mezcla de combustible y aire a la chispa, lo que también garantizará que cada cámara de combustión esté distribuida de manera uniforme y, por lo tanto, dará como resultado un mejor encendido. La indexación se logra marcando la ubicación del espacio en el exterior de la bujía, instalándola y anotando la dirección en la que está orientada la marca. Luego, se quita la bujía y se agregan arandelas para cambiar la orientación de la bujía apretada. Esto debe hacerse individualmente para cada bujía, ya que la orientación del espacio con respecto a las roscas de la carcasa es aleatoria . Algunas bujías se fabrican con una orientación no aleatoria del espacio y generalmente se marcan como tales con un sufijo en el número de modelo; generalmente, estos son especificados por los fabricantes de motores muy pequeños donde la punta de la bujía y los electrodos forman una parte significativamente grande de la forma de la cámara de combustión. El Honda Insight tiene bujías indexadas de fábrica, con cuatro números de pieza diferentes disponibles que corresponden a los diferentes grados de indexación para lograr la combustión más eficiente y la máxima eficiencia de combustible. [ cita requerida ]
1860[:] Lenoir produjo la primera bujía.
