Construcción de bujías

Las bujías son uno de los componentes más incomprendidos de un motor. Numerosas preguntas han surgido a lo largo de los años, dejando a muchas personas confundidas.

Esta guía fue diseñada para ayudar al técnico, aficionado o mecánico de carreras a comprender, usar y solucionar problemas de bujías. La información contenida en esta guía se aplica a todos los tipos de motores de combustión interna: motores de dos tiempos, motores rotativos, motores de alto rendimiento/carreras y vehículos de calle.

Las bujías son la «ventana» de su motor (su único testigo ocular de la cámara de combustión) y se pueden usar como una valiosa herramienta de diagnóstico. Al igual que el termómetro de un paciente, la bujía muestra los síntomas y las condiciones del rendimiento del motor. El sintonizador experimentado puede analizar estos síntomas para rastrear la causa raíz de muchos problemas, o para determinar las relaciones aire/combustible

La bujía tiene dos funciones principales:

• Para encender la mezcla de aire/combustible
• Para eliminar el calor de la cámara de combustión

Las bujías transmiten energía eléctrica que convierte el combustible en energía de trabajo. El sistema de encendido debe suministrar una cantidad suficiente de voltaje para hacer que chispee a través del hueco de la bujía. Esto se llama » Rendimiento eléctrico.»

La temperatura del extremo de encendido de la bujía debe mantenerse lo suficientemente baja para evitar el preencendido, pero lo suficientemente alta para evitar incrustaciones. Esto se denomina «Rendimiento térmico» y está determinado por el rango de calor seleccionado.

Es importante recordar que las bujías no crean calor, solo pueden eliminar el calor. La bujía funciona como intercambiador de calor al extraer la energía térmica no deseada de la cámara de combustión y transferir el calor al sistema de refrigeración del motor. El rango de calor se define como la capacidad de un enchufe para disipar el calor.

La velocidad de transferencia de calor está determinada por:

• La longitud de la nariz del aislador
• El volumen de gas alrededor de la nariz del aislador
• Los materiales/construcción del electrodo central y el aislador de porcelana

El rango de calor de una bujía no tiene relación con el voltaje real transferido a través de la bujía. Más bien, el rango de calor es una medida de la capacidad de la bujía para eliminar el calor de la cámara de combustión. La medición del rango de calor está determinada por varios factores; la longitud de la nariz del aislador central de cerámica y su capacidad para absorber y transferir calor de combustión, la composición del material del aislador y el material del electrodo central.

Clasificación de calor: Trayectoria de flujo de calor

La longitud de la nariz del aislador es la distancia desde la punta de cocción del aislador hasta el punto en que el aislador se encuentra con la carcasa de metal. Dado que la punta del aislante es la parte más caliente de la bujía, la temperatura de la punta es un factor primario en el preencendido y el ensuciamiento.

Ya sea que las bujías estén instaladas en una cortadora de césped, un barco o un coche de carreras, la temperatura de la punta de la bujía debe permanecer entre 500°C-850°C. Si la temperatura de la punta es inferior a 500 ° C, el área del aislante que rodea el electrodo central no estará lo suficientemente caliente como para quemar los depósitos de carbono y de la cámara de combustión.

Estos depósitos acumulados pueden resultar en incrustaciones de bujías que conducen a un fallo de encendido. Si la temperatura de la punta es superior a 850°C, la bujía se sobrecalentará, lo que puede provocar que la cerámica alrededor del electrodo central se forme una ampolla y que los electrodos se derritan. Esto puede provocar pre-ignición / detonación y costosos daños en el motor. En tipos de bujías idénticas, la diferencia de un rango de calor al siguiente es la capacidad de eliminar aproximadamente de 70°C a 100°C de la cámara de combustión. La temperatura de la punta de encendido de una bujía de estilo proyectado se incrementa de 10°C a 20°C.

Temperatura de la punta y Aspecto del extremo de encendido

El aspecto del extremo de encendido también depende de la temperatura de la punta de la bujía. Hay tres criterios de diagnóstico básicos para las bujías: buena, ensuciada y sobrecalentada. La frontera entre las regiones de ensuciamiento y de funcionamiento óptimo (500°C) se denomina temperatura de autolimpieza de bujías. La temperatura en este punto es donde el carbono acumulado y los depósitos de combustión se queman.

Teniendo en cuenta que la longitud de la nariz del aislador es un factor determinante en el rango de calor de una bujía, cuanto más larga sea la nariz del aislador, menos calor se absorbe y más debe viajar el calor a los diarios de agua de la culata del cilindro. Esto significa que el enchufe tiene una temperatura interna más alta, y se dice que es un enchufe caliente. Una bujía caliente mantiene una temperatura de funcionamiento interna más alta para quemar los depósitos de aceite y carbono, y no tiene relación con la calidad o intensidad de la chispa.

Por el contrario, una bujía fría tiene una nariz aislante más corta y absorbe más calor de la cámara de combustión. Este calor viaja a una distancia más corta y permite que el enchufe funcione a una temperatura interna más baja. Se necesita un rango de calor más frío cuando el motor se modifica para el rendimiento, se somete a cargas pesadas o se ejecuta a altas rpm durante un período de tiempo significativo. El tipo más frío elimina el calor más rápidamente y reducirá la posibilidad de pre-ignición/detonación y fusión o daño en el extremo de disparo. (La temperatura del motor puede afectar la temperatura de funcionamiento de la bujía, pero no el rango de calor de la bujía).

A continuación se muestra una lista de algunas de las posibles influencias externas en las temperaturas de funcionamiento de una bujía. Los siguientes síntomas o afecciones pueden tener un efecto en la temperatura real de la bujía. La bujía no puede crear estas condiciones, pero debe ser capaz de hacer frente a los niveles de calor; de lo contrario, el rendimiento se verá afectado y se pueden producir daños en el motor.

Las mezclas de aire y combustible afectan seriamente el rendimiento del motor y las temperaturas de funcionamiento de las bujías.

• Las mezclas ricas de aire/combustible hacen que la temperatura de la punta descienda, lo que provoca suciedad y poca capacidad de conducción
• Las mezclas magras de aire/combustible hacen que la temperatura de la punta de la bujía y del cilindro aumente, lo que resulta en preencendido, detonación y posiblemente graves daños en la bujía y el motor
• Es importante leer las bujías muchas veces durante el proceso de ajuste para lograr la mezcla óptima de aire/ combustible

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1. reducción del volumen de la cámara de combustión (por ejemplo: pistones abovedados, cabezales de cámara más pequeños, cabezales de fresado, etc.)
2. adición de inducción forzada (Nitroso, Turbo de carga o sobrealimentación)
3. cambio del árbol de levas

• A medida que aumenta la compresión, es necesario un tapón de rango de calor más frío, un octanaje de combustible más alto y una atención cuidadosa a la sincronización de la ignición y a las relaciones aire/combustible. La falta de selección de una bujía más fría puede provocar daños en la bujía/motor

• Avance de la sincronización de encendido en 10° hace que la temperatura de la punta aumente en aprox. 70°-100° C

• Los aumentos en la temperatura del extremo de encendido son proporcionales al régimen y la carga del motor. Cuando se viaja a una alta velocidad constante, o se transportan/empujan cargas muy pesadas, se debe instalar una bujía de rango de calor más frío

• A medida que la temperatura del aire disminuye, la densidad/volumen de aire aumenta, lo que resulta en mezclas de aire/combustible más magras. Esto crea presiones/temperaturas del cilindro más altas y causa un aumento en la temperatura de la punta de la bujía. Por lo tanto, se debe aumentar la entrega de combustible. A medida que aumenta la temperatura, disminuye la densidad del aire, al igual que el volumen de admisión, y se debe disminuir el suministro de combustible.

• A medida que aumenta la humedad, el volumen de entrada de aire disminuye
• El resultado es presiones y temperaturas de combustión más bajas, lo que provoca una disminución de la temperatura de la bujía y una reducción de la potencia disponible.
• La mezcla de aire / combustible debe ser más ligera, dependiendo de la temperatura ambiente.

• También afecta a la temperatura de la punta de la bujía
• Cuanto mayor sea la altitud, menor será la presión del cilindro. A medida que la temperatura del cilindro disminuye, también lo hace la temperatura de la punta del tapón
• Muchos mecánicos intentan» perseguir » la sintonización cambiando los rangos de calor de la bujía
• La respuesta real es ajustar el chorro de aire o las mezclas de aire/combustible en un esfuerzo por devolver más aire al motor

• Definido como: la ignición de la mezcla de aire/combustible antes de la marca de sincronización de encendido preestablecida
• Causada por puntos calientes en la cámara de combustión can puede ser causada (o amplificada) por una sincronización avanzada excesiva, una bujía demasiado caliente, combustible de bajo octanaje, mezcla de aire/combustible magra, compresión demasiado alta o refrigeración insuficiente del motor
• Un cambio a un combustible de mayor octanaje, un tapón más frío, una mezcla de combustible más rica o una compresión más baja puede estar en orden
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• La pre-ignición generalmente conduce a la detonación; la pre-ignición y la detonación son dos eventos separados

• ¡El peor enemigo de la bujía! (además de ensuciar)
• Puede romper aisladores o romper electrodos de tierra
• El preencendido a menudo conduce a la detonación
• Las temperaturas de la punta del enchufe pueden alcanzar más de 3000°F durante el proceso de combustión (en un motor de carreras)
• Más frecuentemente causadas por puntos calientes en la cámara de combustión.
• Los puntos calientes permitirán que la mezcla de aire/combustible se encienda previamente. A medida que el pistón se ve forzado hacia arriba por la acción mecánica de la biela, la explosión pre-encendida intentará forzar el pistón hacia abajo. Si el pistón no puede subir (debido a la fuerza de la explosión prematura) y no puede bajar (debido al movimiento ascendente de la biela), el pistón se sacudirá de lado a lado. La onda de choque resultante causa un sonido de ping audible. Esto es detonación.
• La mayor parte del daño que sufre un motor al «detonar» es por calor excesivo
• La bujía se daña tanto por las temperaturas elevadas como por la onda de choque o conmoción cerebral que la acompaña

• Se dice que una bujía falló cuando no se ha entregado suficiente voltaje para apagar todo el combustible presente en la cámara de combustión en el momento adecuado de la carrera de potencia (unos pocos grados antes de que la parte superior se apague centro)
• Una bujía puede producir una chispa débil (o ninguna chispa en absoluto) por una variedad de razones: bobina defectuosa, demasiado compresión con separación incorrecta de la clavija, bujías ensuciadas en seco o mojadas, sincronización de encendido insuficiente, etc.
• Los pequeños fallos de encendido pueden causar una pérdida de rendimiento por razones obvias (si el combustible no está encendido, no se crea energía)
• Los fallos graves causarán un bajo consumo de combustible, una baja capacidad de conducción y pueden provocar daños en el motor

• Se producirá cuando la temperatura de la punta de la bujía sea insuficiente para quemar carbono, combustible, aceite u otros depósitos
• Hará que las chispas se lixivien al metal shell…no las bujías con suciedad húmeda deben cambiarseas bujías no se encenderán
• Las bujías con suciedad seca pueden a veces se puede limpiar llevando el motor a la temperatura de funcionamiento
• Antes de cambiar las bujías contaminadas, asegúrese de eliminar la causa raíz de la contaminación