Todo sobre bujías incandescentes

Transcripción

1 Técnica de encendido Tecnología de arranque en frío para diesel Electrónica Técnica de sensores Todo sobre bujías incandescentes Información técnica no. 04 A BorgWarner Business

2 2 Índice El motor Diesel 3 Funcionamiento 3 Arranque en frío 3 Sistemas de inyección 4 Bujías incandescentes cilíndricas autorreguladas 5 Exigencias que debe cumplir una bujía incandescente moderna 5 Estructura y funcionamiento 6 Bujías incandescentes cilíndricas de incandescencia posterior (GN) 7/8 El sistema de arranque instantáneo ISS de BERU (ISS) 9 Concepto de sistema 9 Control electrónico 9 Desarrollos para los vehículos del futuro 10 Calidad BERU 11 Construcciones baratas a ellas debería renunciar 12 Causas de fallos de bujías incandescentes cilíndricas 13 Consejos para el taller 14 Comprobador de bujías incandescentes: Comprobar sin desmontar la bujía 14 De este modo arranca de nuevo con rapidez y seguridad el Diesel 14 Pares de apriete 15 Escariador BERU: Para un rápido y seguro taladro en la culata 15

3 3 El motor Diesel Funcionamiento Los motores Diesel son de ignición instantánea, lo que significa: el combustible inyectado se enciende, sin que sea necesaria una chispa de encendido. La activación del ciclo de trabajo se efectúa en tres pasos: 1. En primer lugar se aspira aire puro. 2. Este aire se comprime a bar al hacerlo se calienta a C. 3. El combustible Diesel se inyecta en la cámara de combustión. Debido a la elevada temperatura del aire comprimido se activa la ignición instantánea, la presión interior se incrementa y el motor aporta su trabajo. En comparación con los motores gasolina, los modelos de ignición instantánea requieren sistemas de inyección y formas constructivas de motores más laboriosas y costosas. Los primeros motores Diesel no fueron motores particularmente confortables y silenciosos. Debido al duro proceso de combustión eran muy ruidosos cuando estaban fríos. Estaban caracterizados por una elevada relación peso/potencia, una potencia reducida por litro de cilindrada así como por un peor comportamiento a la aceleración. Gracias al constante perfeccionamiento de la técnica de inyección de bujías incandescentes se pudieron eliminar todas estas desventajas. Actualmente el Diesel rige como fuente de propulsión de igual o mayor calidad. Arranque en frío Por arranque en frío se entienden todos aquellos procesos de arranque en los que el motor y los medios no presenten una temperatura de servicio. Cuánto más baja sea la temperatura, peores serán las condiciones para lograr un encendido rápido y una combustión completa y respetuosa con el medio ambiente. Para que en caso de temperaturas muy bajas, el arranque no sea inadmisiblemente largo o incluso imposible, se aplican medios auxiliares para el soporte del arranque en frío. Éstas compensan las condiciones eventualmente inapropiadas para el arranque e inician el encendido a tiempo y uniformemente para lograr una combustión estable. Un componente de la asistencia al arranque en frío es la bujía incandescente. Mediante la energía calorífica generada eléctricamente y recolectada en la cámara de combustión, la bujía crea las condiciones necesarias para la ignición del combustible inyectado. Dicha bujía resulta imprescindible como medio auxiliar de arranque en los motores con cámara de combustión dividida para garantizar el arranque también dentro del rango de temperatura existente a menudo de ºC. Debido al notable empeoramiento de la calidad del arranque por debajo del punto de congelación, la bujía incandescente se emplea como medio auxiliar de arranque en frío también en el caso de los motores diesel de inyección directa.

4 4 El motor Diesel Sistemas de inyección Según el diseño y la disposición de la cámara de combustión se diferencia en estos motores Diesel entre los siguientes sistemas de inyección: 1. Sistema de antecámara 2. Procedimiento de cámara de turbulencia 3. Inyección directa En todos los sistemas son necesarias bujías incandescentes para que pueda evaporar el combustible inyectado y se pueda encender la mezcla de combustible y aire en la superficie caliente de la bujía. SISTEMA DE ANTECÁMARA La cámara de combustión esta dividida en dos en este sistema: En una antecámara y en la cámara de combustión principal. Éstas están unidas entre sí a través de varios taladros (canales de detonación). Durante el tiempo de compresión se prensa una parte del aire comprimido en la antecámara. Poco antes de alcanzar el tiempo muerto superior se inyecta combustible por medio de una tobera directamente en la antecámara del pistón correspondiente. Allí tiene lugar la combustión parcial del combustible inyectado. Las altas temperaturas producidas se encargan de un aumento rápido de la presión. Por ello, se sopla todo el contenido de la antecámara a través de los canales de detonación a la cámara de combustión principal, donde tiene lugar la propia combustión PROCEDIMIENTO DE CÁMARA DE TURBULENCIA La cámara de turbulencia de forma cónica está dispuesta separada de la cámara de combustión principal en la culata. La cámara de combustión principal y la cámara de turbulencia están unidas entre sí por un canal de detonación con un diámetro grande. El canal de detonación produce en la cámara de turbulencia durante el tiempo de compresión una rotación intensa del aire aspirado. En esta turbulencia de aire se inyecta el combustible Diesel. La combustión comienza en la cámara de turbulencia y accede entonces a la cámara de combustión principal. Durante la marcha, la temperatura del aire comprimido para la ignición instantánea es suficientemente elevada. Sin embargo, para arrancar el motor, ésta ya no es suficiente especialmente con bajas temperaturas exteriores INYECCIÓN DIRECTA En la inyección directa de combustible Diesel (distribución de aire y combustible) dicho combustible se inyecta para su pulverización con alta presión a través de una tobera de múltiples agujeros en el aire aspirado altamente comprimido, transportándose la generación de mezcla mediante el correspondiente diseño del fondo del pistón. El aire aspirado frío se calienta muy rápidamente durante el arranque por la elevada presión de compresión. La varilla calefactora se eleva, entrando en la cámara de combustión principal. En principio, la función de la bujía incandescente es la misma en los motores de inyección directa y en los motores con cámara de combustión: supone un medio auxiliar de ignición para el arranque. En una bujía incandescente cilíndrica moderna, la varilla calefactora alcanza una temperatura de más de C en pocos segundos. En el arranque en frío, por norma general rige lo siguiente: El aire aspirado conduce a unas temperaturas bajas al final de la compresión. Sin embargo, es aún más serio el bajo número de revoluciones al arrancar. Debido al largo tiempo de retención de la carga, las pérdidas de presión y temperatura son mucho más altas que, p. ej., en el caso de revoluciones elevadas en régimen sin carga Tobera de inyección 2 Bujía incandescente cilíndrica 3 Antecámara 4 Cámara de turbulencia 5 Cámara de combustión 2

5 5 Bujías incandescentes cilíndricas autorreguladas Exigencias que debe cumplir una bujía incandescente moderna TIEMPO DE CALENTAMIENTO CORTO Las bujías incandescentes deben proporcionar una temperatura elevada en el menor tiempo posible para que contribuya como ayuda al encendido, y mantener dicha temperatura con independencia de cuáles sean las condiciones del entorno o incluso adaptar la temperatura en función de esas condiciones. MENOR NECESIDAD DE ESPACIO Hasta ahora los motores diesel de coches de turismo trabajaban preferentemente como motores de inyección directa con 2 válvulas y ofrecen así el suficiente espacio para toberas de encendido y bujías incandescentes. Sin embargo, en los motores diesel modernos con una tubería de combustible común o con un sistema de inyección directa bomba-tobera y 4 válvulas, el espacio está muy limitado. Es decir: se debe minimizar el espacio empleado para la bujía incandescente, lo que hace que su forma sea muy fina y larga. En la actualidad, se usan unas bujías incandescentes BERU con un tubo incandescente cuyo diámetro se ha reducido a 3 mm. ADAPTACIÓN EXACTA A LA CÁMARA DE COMBUSTIÓN Lo ideal es que la varilla incandescente esté colocada justo al borde de la turbulencia de la mezcla (pero debe alcanzar lo suficiente como para introducirse en la cámara de combustión o en la antecámara). Sólo así logrará la varilla llevar el calor allí donde sea necesario. La varilla no debe penetrar demasiado en la cámara de combustión ya que, de hacerlo, se obstaculizaría el tratamiento del combustible inyectado y, con ello, la formación de una mezcla inflamable de combustible y aire. Como consecuencia de esto, aumentarían las emisiones de gases de escape. SUFICIENTE VOLUMEN DE INCANDESCENCIA Además de las bujías incandescentes, el sistema de inyección también desempeña un papel especial en el arranque en frío del motor. Sólo un sistema con un momento de inyección, un caudal de inyección y una generación de la mezcla optimizados, además de la correcta posición y generación de temperatura de la bujía incandescente, permite efectuar un buen arranque en frío. Después del arranque del motor, la circulación más intensa del aire en la cámara de combustión tampoco debe "enfriar la bujía incandescente soplándola". En particular, en el caso de los motores con antecámara y con cámara de turbulencia, predominan unas velocidades del aire muy altas en la punta de la bujía incandescente. En estas circunstancias, la bujía sólo funciona si posee suficientes reservas; es decir, si dispone de un volumen de incandescencia lo suficientemente grande como para poder transmitir el calor a la zona enfriada por la circulación del aire. Las bujías incandescentes desarrolladas por BERU cumplen óptimamente todas estas exigencias. Los ingenieros de BERU colaboran estrechamente con la industria del automóvil desde el propio diseño de los motores. El resultado: arranque frío para diesel entre dos y cinco segundos y que cuida el medio ambiente entre 2 y 5 segundos (incluso más corto en combinación con el sistema de arranque instantáneo), arranque seguro hasta 30 C, arranque silencioso y preservador del motor, hasta un 40 % menos de emisión de hollín en la fase de marcha en caliente en las bujías de incandescencia de poscalentamiento (más información a partir de la página 7).

6 6 Bujías incandescentes cilíndricas autorreguladas Estructura y funcionamiento Esencialmente, la bujía incandescente cilíndrica de BERU se compone del cuerpo de la bujía, la varilla de caldeo con una espiral calentadora y otra de regulación, y el perno de conexión. La varilla incandescente resistente a la corrosión está montada a presión en la carcasa de manera que sea impermeable a los gases. Además, la bujía está estanqueizada por medio de una junta tórica o una pieza de plástico colocada en la pieza de conexión. La bujía incandescente toma la energía eléctrica de la batería. Del control se hace cargo una unidad electrónica de control. ESPIRAL CALENTADORA Y DE REGULACIÓN El principio básico de una bujía incandescente cilíndrica moderna es la combinación de una espiral calefactora y una espiral de regulación conectadas a un elemento de resistivo. La espiral calentadora está hecha de un material resistente a las temperaturas elevadas cuya resistencia eléctrica no depende prácticamente de la temperatura. Dicha espiral forma, junto con la parte anterior de la varilla incandescente, la zona de calentamiento. La espiral de regulación está fijada al perno de conexión conductor de corriente y su resistencia presenta un alto coeficiente de temperatura. Toda la espiral está "envuelta" en un polvo cerámico compacto y aislante eléctrico, que es un buen conductor del calor. Dicho polvo se compacta hasta tal punto durante el proceso de compactación mecánico que la espiral queda asentada como si se le hubiera echado cemento. De esa manera, queda tan estable que los finos alambres de la espiral de caldeo y la espiral de regulación presentan una resistencia permanente a todas las vibraciones. Aunque las espiras individuales estén dispuestas a tan sólo una décima parte de un milímetro de distancia entre sí, no se puede producir un cortocircuito entre espiras (y, por supuesto, tampoco un cortocircuito con el tubo incandescente, cosa que estropearía la bujía). Gracias a los distintos materiales, longitudes, diámetros y espesores de alambre de las espirales de caldeo y regulación, se pueden modificar y adaptar a los requisitos del tipo de motor que corresponda los tiempos de calentamiento y las temperaturas de incandescencia. FUNCIONAMIENTO Al principio de la incandescencia previa, una corriente fuerte fluye a través del perno de conexión y de la espiral calentadora hasta la espiral de regulación. Ésta se calienta rápidamente y produce la incandescencia en la zona de calentamiento. La incandescencia se expande velozmente; transcurridos entre 2 y 5 segundos, la varilla calefactora entra en incandescencia hasta prácticamente el cuerpo de la bujía. De ese modo, la temperatura de la espiral de regulación, que ya había sido calentada por la corriente, aumenta aún más. Como consecuencia, aumenta su resistencia eléctrica y la corriente se reduce de tal modo que la varilla incandescente no pueda resultar dañada. De este modo queda excluida la posibilidad de un sobrecalentamiento de la bujía incandescente. Si no se efectúa ningún arranque, la unidad de control del tiempo de incandescencia apaga la bujía incandescente una vez transcurrido un determinado tiempo de disponibilidad. Estructura de una bujía incandescente cilíndrica autorregulada de calentamiento rápido. Perno de conexión Cuerpo de la bujía Junta tórica Disco aislante Tuerca cilíndrica Junta Rosca de tornillo Paso anular Tubo incandescente Espiral de regulación Revestimiento aislante Espiral calentadora En las bujías incandescentes de BERU se utiliza una aleación cuya resistencia aumenta por encima de la temperatura. De esa manera, se puede disponer la espiral de regulación de forma que al principio deje circular hacia la espiral calentadora una corriente mayor que al alcanzar la temperatura teórica. Así, la temperatura de arranque se alcanza más rápidamente y se mantiene en el rango admisible gracias a la intensa regulación.

7 7 Bujías incandescentes cilíndricas autorreguladas Bujías incandescentes cilíndricas de incandescencia posterior (GN) La mayoría de vehículos antiguos están dotados de bujías incandescentes que sólo entran en incandescencia antes y durante la fase de arranque. Dichas bujías se reconocen por la abreviatura "GV". Por lo general, los modernos coches de turismo con motores diesel salen de la cadena de producción con bujías incandescentes GN. Están equipadas con el innovador sistema de incandescencia de tres fases. Es decir, entran en incandescencia antes del arranque, durante la fase de arranque, después del arranque y durante el funcionamiento del motor (en régimen de empuje). La técnica de incandescencia de 3 fases. T ( C) Fase 1 Incandescen cia previa 2-7 Sek. Fase 2 Fase 3 Incandescenc ia inicial 2 Sek. Incandescencia posteriorca. aprox. 180 seg. FUNCIÓN La incandescencia previa controlada electrónicamente comienza al accionar el interruptor de arranque de la cerradura del encendido y, con unas temperaturas ambiente normales, dura entre 2 y 5 segundos hasta que se está dispuesto para el arranque. El tiempo de incandescencia posterior es de hasta 3 minutos después del arranque del motor para minimizar la emisión de sustancias nocivas y ruidos. Alternador de corriente trifásica Batería Dispositivo de arranque Piloto de ontrol Unidad de control de la electrónica Interruptor de arranque de la cerradura del encendido El estado de servicio del motor se registra, p. ej. a través de la medición de la temperatura del agua de refrigeración. El proceso de incandescencia posterior dura hasta que la temperatura del agua de refrigeración haya alcanzado 70 C, o cuando detiene tras un tiempo depositado en el campo característico. Si la temperatura del agua de refrigeración ya se encuentra antes del arranque más allá de 70 C, no se realiza la incandescencia posterior en la mayoría de los casos. Principio de conexión de un sistema de incandescencia posterior dotado de cuatro bujías incandescentes cilíndricas de calentamiento rápido conectadas en paralelo y un sensor de temperatura. PROTECCIÓN CONTRA EL SOBRECALENTAMIENTO Las bujías incandescentes cilíndricas autorreguladas se autoprotegen frente a sobrecalentamientos limitando la corriente a medida que aumenta la temperatura. Sin embargo, cuando el motor está en marcha la tensión aumenta tanto que las bujías incandescentes que no hayan sido concebidas para la más moderna tecnología se funden. Además, las bujías que consumen corriente después del arranque están sometidas a elevadas temperaturas de combustión y, por tanto, se calientan por dentro y por fuera. Las bujías incandescentes cilíndricas de BERU, que admiten la incandescencia posterior, siguen funcionando correctamente cuando el generador alcanza la tensión plena. Aunque su temperatura aumenta rápidamente, una nueva espiral de regulación se encarga de regularla a una temperatura de calentamiento inferior a la de las bujías que no admiten la incandescencia a posteriori. Importante: En un sistema de incandescencia concebido para bujías incandescentes tipo GN sólo se puede instalar ese tipo de bujías. Las bujías incandescentes tipo GV se podrían deteriorar al cabo de un breve tiempo.

8 8 Bujías incandescentes cilíndricas autorreguladas ARRANQUE RÁPIDO EN 2 SEGUNDOS Con la bujía incandescente GN de BERU que admite la incandescencia posterior se ha logrado acortar el tiempo de incandescencia a 2-5 segundos. Para conseguirlo, los constructores han reducido el diámetro del extremo anterior de la varilla calefactora. De ese modo, en esa zona la varilla calefactora comienza su incandescencia muy rápidamente. Con una temperatura de 0 C, sólo se tarda 2 segundos hasta que se da el arranque. Con temperaturas más bajas, el sistema se adapta mediante el dispositivo de regulación del tiempo de incandescencia y aumenta dicho tiempo: a 5 C aprox. 5 segundos y a 10 C alrededor de 7 segundos. DISMINUCIÓN DEL HUMO BLANCO - AZUL Hasta que se alcanza la temperatura ideal de encendido, sale por el tubo de escape el denominado humo blanco o azul. Esta formación de humo se debe a la combustión incompleta del combustible como consecuencia de una temperatura de encendido demasiado baja. La incandescencia posterior permite completar la combustión del carburante diesel en la fase de marcha en caliente. Con ello, se reduce de la emisión a la atmósfera de gas de combustión en hasta un 40 %. ELIMINACIÓN DE LOS GOLPETEOS DEL ARRANQUE EN FRÍO El golpeteo de arranque en frío con carburante diesel se debe al gran retardo que el encendido presenta cuando el motor está frío. El combustible se enciende bruscamente y el motor da golpes. Las bujías incandescentes GN hacen que el motor alcance la temperatura de servicio más rápido mediante la incandescencia previa y posterior. Esto protege al motor, permite que éste marche más silenciosamente y evita los ruidosos golpeteos. Además, el combustible se quema de manera uniforme y completa. De ese modo, se libera más energía y la temperatura de la cámara de combustión aumenta más rápidamente. Cantidad de hollín en el papel filtrante tres minutos después del arranque en frío. Con la incandescencia posterior (derecha), la cantidad de hollín en aprox. Un 40 % menor que sin. Características técnicas de la bujía incandescente GN Bujía incandescente de arranque rápido con una nueva forma más estilizada. Corto tiempo de incandescencia previa: sólo aprox. 2 7 segundos Arranque seguro (incluso a 30 C) Respetuosa con el medio ambiente: 40 % menos de emisiones de sustancias nocivas en la fase de marcha en caliente No hay golpeteo Funcionamiento del motor más silencioso Arranque suave del motor Para vehículos con una tensión de servicio de hasta 14,5 V

9 9 El sistema de arranque instantáneo ISS de BERU (ISS) El gran desafío fue permitir a los vehículos Diesel también un arranque rápido como el motor gasolina. La solución de los ingenieros de BERU: el sistema de arranque instantáneo ISS. Concepto de sistema El sistema ISS de BERU consta de una unidad electrónica de control de bujías incandescentes y de bujías incandescentes optimizadas con un tiempo de calentamiento reducido de 2 segundos, como máximo, frente a los 5 segundos de una bujía incandescente estándar (SR). Es notable el descenso en el consumo de energía que las bujías incandescentes presentan tanto en la fase de calentamiento como en la fase de régimen constante. En la unidad de control, se utilizan como conmutadores para controlar las bujías incandescentes unos semiconductores de potencia que sustituyen a los relés electromecánicos que se empleaban antes. En comparación con la bujía incandescente convencional autorregulada, la combinación de espirales en el caso de la bujía incandescente optimizada del ISS se ha recortado notablemente y el área de incandescencia se ha reducido a aproximadamente un tercio. En el caso de los motores de inyección directa, esto corresponde a la parte de la varilla calefactora que sobresale en la cámara de combustión. Control electrónico Esta bujía incandescente se enfría estando el motor en marcha a través del cambio de carga y de la circulación de aire en la fase de compresión. La temperatura de la bujía incandescente se reduce a medida que aumenta el número de revoluciones siendo la tensión de la bujía y el caudal de inyección constantes, y crece a medida que el caudal de inyección aumenta y la tensión de la bujía y el número de revoluciones es constante. Estos efectos se pueden compensar a través de la unidad electrónica de control: las bujías incandescentes siempre reciben la tensión efectiva óptima para cada punto de funcionamiento. De ese modo, la temperatura de las bujías incandescentes se puede controlar en función de las condiciones de funcionamiento. Además, el uso combinado de una bujía incandescente de bajo voltaje y la unidad electrónica de control sirve para calentar la bujía de manera excepcionalmente rápida. Esto es así porque la tensión de a bordo íntegra se transmite a la bujía incandescente durante un espacio de tiempo previamente definido y sólo entonces puede funcionar sincronizadamente a la tensión efectiva necesaria. El tiempo previo de incadescencia se reduce así para alcanzar las temperaturas más altas en un máximo de 2 segundos. El grado de eficiencia del sistema es tan elevado que apenas se toma de la red de a bordo más potencia de la que precisa la bujía incandescente. Puesto que con el ISS cada una de las bujías incandescentes es controlada por medio de un semiconductor de potencia independiente, es posible vigilar la corriente en cada circuito de incandescencia por separado. De esa manera, se puede obtener un diagnóstico individualizado en cada bujía. Estructura interna de la bujía incandescente estándar autorregulada SR (izquierda) y bujía incandescente optimizada del SSl (derecha). Sistema de incandescencia ISS controlado electrónicamente: unidad de control y bujías incandescentes. El sistema de arranque instantáneo de BERU permite un arranque rápido del motor Otto del modelo de ignición instantánea. Características técnicas del ISS Arranque seguro incluso a temperaturas de 30 C Tiempo de calentamiento extremadamente rápido: en 2 segundos se alcanzan los C Menor demanda de potencia (especialmente importante en motores con 8 o más cilindros) Mayor seguridad de funcionamiento Temperatura controlable para incandescencia previa, posterior e intermedia Numerosas funciones de diagnóstico Ralentí estable inmediato y carga de cálculo limpia Emisión de sustancias nocivas minimizada (cumple la norma EURO IV) Especialmente concebido para motores Diesel con inyección directa Apto para diagnóstico de a bordo

10 10 BERU líder de innovaciones con la PSG bujía incandescente con sensor de presión Reconocer tendencias prematuramente, desarrollar productos de alto rendimiento conjuntamente con nuestros clientes y producir de modo eficiente éstas son nuestras fuerzas. BUJÍA INCANDESCENTE CON SENSOR DE PRESIÓN INTELIGENTE Las nuevas leyes de gases de escape más estrictas en Europa y en EE.UU reducirán los valores admisibles de emisiones de gases de escape de los motores Diesel. Los valores límite para las emisiones de NO x y partículas relevantes para el motor Diesel estarán en el futuro hasta un 90 % por debajo del nivel actual. Estos estándares de emisiones no se pueden alcanzar sólo con soluciones convencionales. Con sistemas modernos de filtros de partículas parece accesible la reducción necesaria de las partículas. Para representar los objetivos NOx, no son suficientes las medidas de tratamiento posterior conocidas actualmente. Aquí se han de mejorar considerablemente además las emisiones del motor. Por ello, se investiga intensivamente los procedimientos de combustión alternativos como HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition), HCLI (Homogeneous Charge Late Injection), HPLI (Highly Premixed Late Injection) y DCCS (Dilution Controlled Combustion System), que se caracterizan por sus muy bajas emisiones de NOx. Ante estos antecedentes se lleva a cabo con mayor presión el desarrollo de procedimientos de combustión alternativos en todos nuestros clientes. La necesaria y muy alta exactitud de caudal de inyección, momento de inyección y velocidades de realimentación de los gases de escape hace necesaria una constante supervisión del proceso de combustión. Como sensor se ofrece aquí de forma ideal la bujía incandescente ubicada en la cámara de combustión. Conector Membrana de medición Conexión de máxima intensidad Cuerpo de bujía incandescente Placa de circuitos impresos con electrónica Varilla de caldeo de bujía incandescente Junta La nueva bujía incandescente inteligente con sensor de presión PSG (Pressure Sensor Glow Plug). Los ingenieros de desarrollo de BERU han elaborado una solución inteligente y han integrado un sensor de presión piezoresistivo en el calentador. Un factor de éxito importante es la estructura mecánica de la bujía incandescente desde el punto de vista de las temperaturas extremadamente elevadas, vibraciones y relaciones de presión en la culata. La varilla calefactora no está como hasta ahora prensada en el cuerpo de la bujía incandescente, sino que está alojada elásticamente como pieza móvil, y transmite la presión sobre una membrana en la zona posterior de la bujía. Por ello, el auténtico sensor de presión se encuentra lejos de la cámara de combustión en una zona con unas condiciones ambientales más favorables. La carga térmica está controlada por su excelente diseño ya que se utiliza una varilla calefactora del sistema de arranque instantáneo para Diesel ISS de BERU, que sólo entra en incandescencia en la punta. En el marco de la conferencia de ministros de EUREKA celebrada en Ljubljana, se concedió el premio EUREKA Lillehammer Award 2008 a la bujía incandescente con sensor de presión PSG (Pressure Sensor Glow Plug) de BERU. EUREKA, la iniciativa europea para investigación y desarrollo orientada al mercado, premia cada año desde el 1994 proyectos que realizan una contribución esencial para el cuidado persistente del medio ambiente. La bujía incandescente inteligente con sensor de presión - la PSG (Pressure Sensor Glow Plug) ya se monta en Volkswagen y Opel en primer equipo. Otros inicios en serie seguirán a corto plazo para la última generación de motores Diesel. Innovación inteligente: Como preludio de la feria Automechanika 2006, un jurado profesional, independiente a los fabricantes de Automóviles ha concedido a BERU el premio de innovación (Automechanika Innovation Award) por su bujía incandescente con sensor de presión PSG.

11 11 Bujías incandescentes BERU: quíntuple seguridad para la máxima calidad 1. DESARROLLADA EN ESTRTECHA COOPERACIÓN CON LOS FABRICANTES DE AUTOMÓVILES Como especialistas en sistemas de arranque en frío y socio de desarrollo de la industria del automóvil, BERU no sólo está integrado desde el principio en la concepción de las bujías incandescentes, sino incluso ya en el desarrollo de nuevos motores. Por ello, se puede adaptar exactamente la situación de montaje de la bujía incandescente en el motor y los ingenieros de BERU están informados del modo más exacto de a qué parámetros se les da especial importancia o que premisas de rendimiento tiene que presentar la bujía a desarrollar. 2. FABRICADAS SEGUN NORMAS ISO Las bujías incandescentes de BERU están diseñadas según la norma ISO estándar 7578 y Éstas regulan las dimensiones y tolerancias de la geometría, del ángulo de estanqueidad, del ancho de llave, del diámetro de la varilla de caldeo, etc. 3. DESARROLLADA SEGÚN LOS PLIEGOS DE CONDICIONES DE LA INDUSTRIA DEL AUTOMÓVIL Las bujías incandescentes de BERU cumplen los pliegos de condiciones de la industria del automóvil que se diferencian según el fabricante de automóviles. Así, por ejemplo, se requieren entre y ciclos como marcha continua. Además, las bujías incandescentes de BERU se someten a procesos de prueba en la cámara de frío. Adicionalmente se comprueba la resistencia frente a influencias medioambientales, tejidos de contacto, aditivos y limpiadores de motores. 4. SOMETIDOS A PRUEBAS ESPECIALES DE BERU Las bujías incandescentes de BERU se someten a procesos de prueba especiales adaptadas a las exigencias prácticas en el día a día y en el taller, por ejemplo mediante la simulación de fuerzas de separación de la conexión de enchufe o pruebas rápidas de sobrecarga. En estas pruebas rápidas de sobrecarga, los comprobadores son inflexibles: incluso tras ciclos cada pieza a comprobar ha de funcionar todavía correctamente. 5. FABRICADA SEGÚN LOS MÉTODOS DE PRODUCCIÓN MÁS MODERNOS La fabricación de las modernas bujías incandescentes extremadamente largas y delgadas para motores Diesel con inyección directa plantea especiales exigencias. El diámetro del tubo incandescente ha de estar exactamente alineado en la cámara de combustión. La varilla incandescente ha de penetrar en la longitud exactamente dimensionada en la cámara de combustión sólo así queda garantizado que por la turbulencia no se forman más gases de escape nocivos adicionales. También ha de estar adaptado el comportamiento de la temperatura de la bujía incandescente exactamente al diseño de la cámara de combustión y el consumo de corriente ha de estar exactamente a medida de la red de a bordo existente. Sólo en las más modernas instalaciones de producción, como las que explota BERU, se pueden fabricar estar bujías incandescentes delgadas en la calidad exigida.

12 12 Construcciones baratas a ellas debería renunciar ASPECTO DE DOBLE ESPIRAL, PERO SÓLO TÉCNICA DE 1 ESPIRAL Sólo una bujía incandescente de doble espiral permite conseguir el tiempo reducido de calentamiento y la resistencia a los choques térmicos que necesitan los fabricantes de automóviles. Como visualmente la segunda espiral no se detecta desde el exterior, algunos fabricantes no instalan la denominada espiral de regulación. Al faltar la regulación del flujo de incandescencia, la batería soporta al arrancar una carga excesiva y, como el calentamiento no se alcanza en el tiempo predeterminado, el vehículo no arranca o le cuesta gran esfuerzo hacerlo. (Véase al respecto la figura 3.) LLENADO DE LA VARILLA DE CALDEO CON POLVO AISLANTE DE CALIDAD INFERIOR En lugar del polvo de magnesita de compactación rápida empleado por BERU y secado antes de la colocación, en las bujías incandescentes baratas se suele emplear simplemente un polvo aislante poco compacto, parcialmente sucio y sin secar. Consecuencia fatal: con la primera incandescencia, el polvo se expande fuertemente y el tubo incandescente se infla. En ese caso, las bujías incandescentes sólo se podrán desmontar desmontando también la culata. (Véase al respecto la figura 9.) ESPIRAL CALENTADORA NO CENTRADA Y ENGARZADA EN LA ESPIGA DE CONEXIÓN También aquí se muestra la calidad de producción: sólo con la más moderna maquinaria de producción se puede centrar con precisión y apretar la espiga de conexión. Los fabricantes dudosos solamente empujan la espiral calentadora sobre la clavija de conexión. Sin embargo, de esa manera es imposible garantizar la seguridad necesaria frente a posibles cortocircuitos. (Véase al respecto la figura 5 y 13.) CONTACTO DEFECTUOSO En las bujías incandescentes de baja calidad, la posición de las pestañas de retención de la conexión eléctrica no cumple las normas de los fabricantes de equipos originales (OE). Aunque la conexión sí que se asemeja a la de las bujías incandescentes originales, el contacto no encaja correctamente. Como consecuencia, no queda garantizada la conexión eléctrica a la bujía incandescente. También se ahorra en el material de las piezas de conexión, y se hace a costa de los contactos. (Véase al respecto la figura 16.) TUBO INCANDESCENTE NO SOLDADO EXACTAMENTE Muchos fabricantes baratos no poseen la técnica de producción necesaria para efectuar un termosoldado preciso de los tubos incandescentes. La consecuencia: finas grietas en el tubo incandescente que provocan fugas que, a su vez, pueden producir cortocircuitos / En qué se reconocen las bujías incandescentes de calidad inferior Síntoma Peligro Síntoma Peligro 1 Estanqueización sencilla No impermeable al agua 2 Llenado con polvo de magnesio Aislamiento deficiente, hinchamiento de calidad inferior del tubo incandescente 3 Es necesaria la técnica de 2 espirales, El perfil característico no corresponde pero sólo hay montada una espiral, a las indicaciones del fabricante 4 Grosor de las paredes no permeable La varilla incandescente se funde 5 Espiral oblicua en el tubo incandescente Cortocircuito 6 Varilla incandescente no centrada La bujía incandescente es fragmenpor lo que no hay concentricidad: tada por el chorro de inyección y La bujía incandescente está colocada se funde oblicua en la antecámara y cámara de turbulencia 7 Varilla calefactora con finas grietas Fusión 8/9 Punta de la varilla calefactora llena Cortocircuito, hinchamiento de la de polvo de magnesio sin compactar varilla incandescente, vida útil y/o húmeda reducida 10 Caperuza taladrada, no soldada Fusión correctamente 11 Punta del tubo incandescente girada, Formación de cascarilla, vida útil Varilla calefactora demasiado fina reducida 12 Espiral incandescente no diseñada Sobrecarga de la batería por un consumo correctamente de corriente demasiado alto, por lo que amenaza la quemadura de los contactos de la unidad de control del tiempo de incandescencia: así se reduce la vida útil o se impide la función 13 Espiral incandescente montada Cortocircuito oblicuamente 14 El cono no es adecuado para la Problemas de estanqueidad, culata culata destruida 15 Superficie sin protección superficial Oxidación firme en el taladro 16 Casquillo roscado sólo insertado Desenroscado e interrupción de la alimentación de corriente, contacto suelto 17 Medida de resalto no según Si la medida de resalto es excesivaindicaciones del fabricante mente larga: la bujía incandescente es fragmentada por el chorro y se funde. Si es demasiado corta: problemas de arranque

13 13 Causas de fallos de bujías incandescentes cilíndricas En caso de tiempo caluroso y seco arranca el Diesel aun cuando esté defectuosa una bujía incandescente y sólo se presente incandescencia previa en el resto de las bujías. Aunque el arranque se produzca la mayoría de las veces con una emisión elevada de estancias nocivas y eventualmente también esté unido al golpeteo, el conductor no percibe, sin embargo, conscientemente estos signos o no los sabe indicar correctamente. La sorpresa desagradable aparece cuando el tiempo es frío y húmedo y aparece la primera helada nocturna: La distribución de calor : del motor diesel no funciona más y, en el mejor de los casos, arranca mal y con humo, probablemente ya no funciona nada. A continuación se muestran los daños típicos y se listan sus posibles causas. En la mayoría de los casos, la ayuda de diagnóstico aquí ofrecida suele permitir subsanar el fallo con rapidez. VARILLA CALEFACTORA CON PLIEGUES Y ABOLLADURAS Causas: Solución: Interrupción de la espiral debido a a) Dispositivo auxiliar de arranque sólo a) Funcionamiento con una tensión con red de a bordo de 12 voltios. excesivamente alta, por ejemplo, b)/c) Comprobar el equipo de incandes debido a un dispositivo auxiliar de cencia previa, cambiar el relé arranque temporizador de la incandescencia. b) alimentación de corriente demasiado d) Montar una bujía con incandescencia prolongada debido a un relé que se posterior. atasca c) incandescencia posterior inadmisible estando el motor en marcha d) uso de una bujía incandescente que no admite la incandescencia posterior VARILLA CALEFACTORA FUNDIDA, REQUEMADA O PARTIDA Causas: Sobrecalentamiento de la varilla de caldeo debido a a) inicio prematuro de la inyección b) toberas de inyección carbonizadas o desgastadas c) daños del motor, p. ej. por pistón gripado, rotura de válvulas, etc. d) toberas que gotean e) segmentos de pistón bloqueados Solución: a) Ajustar exactamente el momento de inyección. b) Limpiar las toberas de inyección. c) Comprobar la calidad del chorro.. Garantía BERU: Si no se debe a ninguna de las causas de fallo aquí indicadas, envíe la bujía para su comprobación a BERU AG, Ludwigsburg. Si se tratara de un defecto de material o de fabricación, le sustituiremos naturalmente la bujía. PUNTA DE LA VARILLA CALEFACTORA DAÑADA Causas: Solución: Sobrecalentamiento de la varilla de a) Comprobar el sistema de inyección, caldeo debido a ajustar exactamente el momento de a) inicio prematuro de la inyección, inyección. sobrecalentándose la varilla y la espiral b) Al enroscar una bujía incandescente, calentadora; la espiral calentadora se respete siempre los pares de apriete vuelve frágil y se rompe. prescritos por el fabricante. b) Paso anular entre la carcasa de la bujía y la varilla de caldeo cerrado; como consecuencia la varilla de caldeo desprende demasiado calor, la espiral de regulación permanece fría permitiendo que la espiral calentadora sea atravesada por demasiada corriente y se sobrecaliente. PERNO DE CONEXIÓN RASGADO, LLAVE MACHO HEXAGONAL DAÑADA Causas: a) Rotura del perno de conexión: la tuerca de conexión a la corriente ha sido apretada con un par demasiado alto. b) Llave macho hexagonal dañada: Utilización de una herramienta incorrecta; la bujía tiene por deformación un cortocircuito de la caja con la tuerca cilíndrica. Solución: a) Apretar con la llave dinamométrica la tuerca de conexión a la corriente. Respetar al mismo tiempo el par de apriete. No aceitar ni engrasar la rosca. b) Apretar la bujía con la llave de tubo de par de apriete adecuada. Para ello, respetar exactamente el par de apriete prescrito (puede consultarse en las prescripciones del fabricante del vehículo).

14 14 Consejos para el taller Comprobador de bujías incandescentes: Comprobar sin desmontar la bujía Mediante el comprobador rápido de bujías incandescentes, puede comprobar el funcionamiento de las bujías incandescentes cilíndricas de 12 voltios (no de las bujías del ISS, ya que éstas han sido concebidas para menos de 11voltios) de manera sencilla, fiable y rápida (por separado o en conjunto y sin necesidad de arrancar el motor). Lo que se mide es el consumo de corriente y la regulación efectuada. El comprobador de bujías incandescentes de BERU debe estar en cada taller. CONDICIONES DE COMPROBACIÓN Refrigeración durante el proceso de incandescencia: La culata proporciona la suficiente refrigeración a la bujía integrada. Si se desea comprobar una bujía incandescente que se haya desmontado, se tiene que enroscar en un bloque refrigerador o en una culata de cilindro desmontada. De ser necesario, la bujía también se puede introducir por la llave macho hexagonal en un tornillo de banco. Fuente de tensión: batería de 12 voltios o fuente de tensión continua PROCEDIMIENTO DE LA PRUEBA 1. Desatornille las conexiones de las bujías incandescentes (carril colector de alimentación de corriente). 2. Conecte la tenaza roja del equipo de prueba al borne positivo y la tenaza negra al borne negativo de la batería (o a los polos del condensador de tensión continua de la manera que corresponda). Fije después la tercer pinza al perno de conexión de la bujía que va a comprobar. 3. Inicie la prueba de la bujía pulsando el botón. Si el indicador se mantiene dentro del campo rojo, la bujía incandescente está averiada; si avanza hasta el campo verde, la bujía funciona correctamente. La bujía averiada debe ser sustituida. Duración de la prueba aprox. 14 segundos. 4. Comprobar la alimentación de corriente. En el caso de una bujía que funcione correctamente, después de esa prueba de funcionamiento, es necesario comprobar también si la alimentación de corriente presenta alguna interrupción, contactos sueltos, o posibles cortocircuitos. Sólo cuando se registre el valor de tensión total en una bujía es señal inequívoca de que ésta funciona. Cuando la bujía incandescente cilíndrica esté intacta, el consumo de corriente transcurridos 20 segundos está entre 8 y 15 amperios. Nuestro consejo: Compruebe las bujías incandescentes cada km con el comprobador rápido de bujías incandescentes. En caso de averías o capacidad limitada de funcionamiento, lo mejor es sustituir inmediatamente el juego completo de bujías. De este modo arranca de nuevo con rapidez y seguridad el Diesel El problema: Arranque con humo Formación de humo Fase de arranque con golpeteo Arranque prolongado que agota la batería El motor funciona con dificultad e irregularmente El motor arranca sólo después de varios intentos El motor sólo arranca con unas fuertes molestias por mal olor La varilla incandescente está a punto de fundirse o con cascarilla La varilla incandescente está fundida La causa Bujía incandescente con una sola espiral, temperatura demasiado bajo Bujía incandescente sin efecto regulador y sin reserva de calor La bujía incandescente llega muy lentamente a la temperatura, tiempo de calentamiento excesivo Bujía incandescente con temperatura final demasiado baja Bujía incandescente averiada Los valores eléctricos de la bujía incandescente no están dimensionados correctamente El grosor de las paredes de la varilla de caldeo es demasiado pequeño (a menudo es el caso de bujías incandescentes baratas) La tobera de inyección está averiada La solución de BERU Colocar bujías incandescentes de BERU en tecnología de doble espiral (mediante la espiral de caldeo y de regulación se alcanza una temperatura mayor con un tiempo de calentamiento reducido) Montar bujías incandescentes BERU de incandescencia posterior para una mejor y rápida disipación del calor Montar las bujías incandescentes GN de BERU adaptadas exactamente al motor y al sistema de incandescencia de 3 fases (Incandescencia previa Incandescencia inicial Incandescencia posterior) Sustituir el portatoberas por el portatoberas de recambio de BERU

15 15 Consejos para el taller Pares de apriete Importante en la sustitución de las bujías incandescentes: Observar los pares de apriete! Rosca de la bujía Par de rotura incandescente 8 mm 20 Nm 9 mm 22 Nm 10 mm 35 Nm 12 mm 45 Nm Rosca de la bujía Par de apriete incandescente M 8 M 9 M 10 M 12 Rosca de tuerca de conexión M 4 M 5 10 Nm 12 Nm Nm Nm Par de apriete 2 Nm 3 Nm PAR DE APRIETE DE ROTURA Para el desmontaje de bujías incandescentes se ha de cumplir el par de apriete de rotura. QUÉ HACER CUANDO SE HA ALCANZADO EL PAR DE APRIETE DE ROTURA? En ningún caso se habrá de seguir enroscando, de lo contrario podría romperse la bujía incandescente. En su lugar hay que proceder según el programa de 3 puntos Calentar Aflojar Desenroscar: 1. Calentar: Arrancar el motor hasta que esté caliente o someter a corriente bujías incandescentes intactas con un cable separado durante 4 5 minutos por lo que se calienta la bujía incandescente. 2. Aflojar: Aplicar generosamente disolvente de óxido o aceite multifunción en el elemento roscado de la bujía incandescente y dejarlo actuar unos 5 min. 3. Desenroscar: A continuación iniciar otro intento de desenroscar y soltar con cuidado la bujía incandescente con la herramienta apropiada de la culata. (Al hacerlo no sobrepasar el par de rotura máximo véase la tabla superior. Interrumpir sin falta antes de alcanzar el par de apriete de rotura, en caso necesario iniciar otro intento calentándola.) Después de desenroscar la anterior bujía incandescente deberían limpiarse sin falta la rosca, el asiento estanco cónico y el canal de la bujía incandescente en la culata con la correspondiente herramienta. (véase abajo). PAR DE APRIETE Al enroscar las nuevas bujías incandescente se ha de observar el par de apriete prescrito para el fabricante de automóviles. Nota: En bujías incandescentes con conexión roscada se ha de tener en cuenta también el par de apriete de la tuerca de conexión. Especialmente tras la fusión (coquización) entre la varilla incandescente y la culata, el taladro de la culata presenta frecuentemente residuos de la combustión o partículas de suciedad. En culatas con rosca de 10 mm se pueden eliminar estas coquizaciones de forma sencilla y segura con el escariador BERU (n.º de pedido ). Inyectar aquí aceite sintético. Estos residuos de combustión pueden eliminarse con el escariador de BERU. El desmontaje y el montaje de las bujías incandescentes se deben realizar exclusivamente con una llave dinamométrica. Escariador BERU: para un rápido y seguro taladro en la culata El escariador BERU disuelve las coquizaciones que se puedan producir tras la fusión entre la bujía incandescente y la culata. Y ASÍ FUNCIONA: Limpiar previamente con un trapo el taladro de la bujía incandescente. Untar el escariador de BERU con grasa en la zona del filo y enroscarlo en la culata: Los residuos de la combustión permanecen en la grasa y se eliminan al desenroscar la herramienta. A continuación se puede montar la nueva bujía incandescente sin problemas ( observar de nuevo el par de apriete!). Antes del montaje de las bujías incandescentes, aplicar grasa GK en la zona del vástago y de la rosca.

16 Impreso en Alemania N.º de pedido A BorgWarner Business BERU AG Mörikestraße Ludwigsburg Germany Tel.: +49(0) Fax: +49(0) info@beru.com