La chispa encendida

La chispa encendida

Villach en Carintia casi marcó el fin de las bujías eléctricas. En el centro de investigación no universitario Carinthian Tech Research, o CTR, fue posible encender la mezcla de combustible y aire en un motor de prueba con una precisión y eficiencia hasta ahora inalcanzables, utilizando luz láser en lugar de la chispa de encendido eléctrica. "El pulso del láser sólo dura unos pocos nanosegundos, crea una nube de plasma de varios cientos de miles de grados, se puede ajustar con precisión al ángulo ideal del cigüeñal y puede encender igualmente bien todos los combustibles convencionales y alternativos", explica Gerhard Kroupa, jefe del proyecto de encendido por láser en CTR. Pero a pesar de estas convincentes ventajas, los fabricantes de automóviles han dejado de lado por el momento la bujía láser desarrollada junto con la AVL List GmbH de Graz. “Aparentemente todavía es demasiado caro en este momento”, comenta brevemente Kroupa sobre la decisión y se consuela con el hecho de que la bujía de alta tecnología, que ha madurado a lo largo de años de trabajo de desarrollo, pronto se utilizará en una industria en la que no cada centavo se invierte tres veces: en los viajes espaciales.

Se requieren innovaciones
Aunque por el momento las bujías láser sólo dispararán cohetes, el desarrollo en el campo de las bujías eléctricas para automóviles no se ha detenido en absoluto. Mientras que en los motores atmosféricos una tensión de encendido de 20.000 a 30.000 voltios es suficiente para un encendido fiable de la mezcla de aire y combustible, los motores altamente cargados de la última generación requieren tensiones de encendido de hasta 40.000 voltios. "Cuando se trata de bujías, no sólo la pureza de la cerámica sino también el diseño general tiene que ser el correcto", explica Tobias Ruf, vicepresidente de ingeniería de bujías de Bosch. En su opinión, actualmente el gran tema en el desarrollo de bujías es la miniaturización. "Hoy asistimos a la transición de los conectores con rosca M14 a M12 y, a partir de 2020, los conectores con rosca M10 desempeñarán un papel importante", afirma Ruf. Bosch ha comenzado recientemente a fabricar el electrodo central de sus bujías de alto rendimiento con la aleación de níquel Alloy 602, que es significativamente más resistente a la corrosión a altas temperaturas que las aleaciones utilizadas anteriormente.

Nuevo diseño de velas 
El fabricante japonés NGK, que también es fabricante de equipos originales para los principales fabricantes de automóviles y motocicletas, ve el futuro en diferentes tipos de bujías monomasa de metales preciosos. En 2011, NGK introdujo un innovador diseño de copa para el contacto de la bujía, que permite voltajes de encendido extremos en motores altamente cargados sin riesgo de avería o descarga súbita. NGK demuestra cuánta alta tecnología puede haber en una bujía con su bujía de serie para el Mercedes A45 AMG turbo de cuatro cilindros y 360 CV. Además del mencionado "diseño de copa", está equipado con un largo aislante de nueva cerámica especialmente resistente a los dieléctricos. La base aislante que se calienta rápidamente garantiza buenas propiedades de arranque en frío, la delgada rosca M12 deja más espacio para los canales de refrigeración. El fino electrodo central de iridio de dos etapas de 0,8 mm reduce el desgaste, el electrodo de tierra SPE biselado con bloques de platino en el borde mejora la accesibilidad de la mezcla y la propagación de la llama. 
El proveedor japonés Denso también utiliza este metal precioso plateado, similar al platino, para sus bujías "Iridium Power". Denso presenta resultados de mediciones según los cuales las bujías de iridio aumentan el rendimiento del motor en al menos medio caballo de fuerza en comparación con las bujías convencionales. En cuanto al diseño, Denso sigue su propio camino y le da a la punta del electrodo de tierra la forma de un cono fino. Esto reduce el calor absorbido por el electrodo y mejora el rendimiento del encendido porque el área del electrodo de tierra que realmente entra en contacto con la llama piloto es muy pequeña. El cono aerodinámico permite que la mezcla de combustible y aire fluya con menos fricción, lo que permite un encendido constante. 
El proveedor alemán BorgWarner Beru Systems ha desarrollado con su bobina de encendido enchufable "Plug Top Coil" una solución inteligente para su uso con las tensiones de encendido más altas. Una conexión especial de resorte de compresión permite el uso de bujías con un cuello aislante extendido y una nueva conexión "cuenco" en forma de cuenco, que garantiza un encendido fiable de la mezcla de aire y combustible. Otra innovación de Beru es el “Sistema de encendido de doble bobina” con dos bobinas magnéticas en una carcasa. Las ventajas sobre las bobinas de encendido convencionales: intervalos de encendido más cortos y sincronización más precisa a diferentes velocidades y cambios de carga rápidos.

El futuro de la ignición
El fabricante estadounidense de bujías Federal Mogul Motorparts ha desarrollado el innovador sistema de encendido Corona específicamente para motores de gasolina con funcionamiento pobre y ha demostrado en pruebas un ahorro de combustible de hasta el diez por ciento. La unidad de encendido de una bujía corona consta de una bobina de inducción y una unidad de control que convierte la tensión de entrada de doce voltios en tensión alterna con una frecuencia de aproximadamente un MHz. Desde cuatro electrodos de encendido se irradia un fuerte campo eléctrico alterno hacia la cámara de combustión, transformando la mezcla de aire y combustible en la zona de los electrodos de encendido en un plasma que enciende la carga en unos pocos nanosegundos. Klaus Bolay, formador tecnológico de Federal Mogul: "El encendido Corona ya se utiliza con éxito en motores industriales estacionarios y tiene muchas posibilidades de utilizarse en un futuro próximo en motores de turismos".