Principios básicos de las bujías de encendido

Las bujías de encendido desempeñan un papel fundamental en los motores de gasolina de los kart. Son las encargadas de encender la mezcla de aire y combustible. La calidad de este encendido influye en muchos aspectos fundamentales para el óptimo funcionamiento del kart. Además de reducir la contaminación, influye notablemente en la suavidad de marcha, la eficiencia y el rendimiento del motor.
Para entender mejor la importancia que la bujía tiene sobre la calidad de encendido del kart, pensemos que ésta tiene que encender la mezcla entre 500 y 3500 veces por minuto, así, se entiende la importancia de contar con una tecnología de encendido moderna que permita, no sólo reducir los gases contaminantes, sino que permita reducir el consumo de combustible.

 

Funcionamiento de la bujía

En el motor de gasolina del kart, como en tantos otros, se aspira aire a un cilindro, y además, a través del sistema de inyección de gasolina, se inyecta el combustible. Se genera así una mezcla inflamable que se enciende con las chispas producidas por la bujía.

Estructura de una bujía de encendido NGK

Las bujías NGK son la marca de bujías por excelencia de todos los aficionados al karting, por su diseño y materiales de alta tecnología hacen de esta la opción más segura para el correcto funcionamiento y mantenimiento de cualquier motor de kart.

estructura interna bujia ngk para karting
Estructura bujía NGk para kart

Conexión de la bujía

El acople de la bujía es posible mediante una rosca de 4 mm o una conexión SAE. A ella se conecta la bobina de varilla o el cable de encendido, desde donde se transportarta una alta tensión al otro extremo de la bujía.

Aislador de la bujía

El aislador cerámico de la bujía tiene dos funciones:

  • Sirve como aislante, evitando que se produzca un salto de la tensión alta a la masa del vehículo
  • Sirve como conductor del calor de la combustión a la culata.

Barreras de la corriente de escape de la bujía

Las barreras de la corriente de escape con forma ondulada situadas en la parte externa del aislador de las bujías, evitan la salida de la tensión a la masa del vehículo. Alargan el trayecto que hay que recorrer y aumentan la resistencia eléctrica. De esta forma garantizan que la energía recorre el trayecto de menor resistencia a través del electrodo central.

Resistencia antiparasitaria de la bujía

Para garantizar el correcto funcionamiento del sistema electrónico y la compatibilidad electromagnética (CEM), la bujía dispone en su interior de un vidrio fundido que funciona como resistencia a las interferencias.

Electrodo central de la bujía con núcleo de cobre

Por lo general, el electrodo central de una bujía de encendido estándar consta de una aleación de níquel. Para que la chispa salte desde este electrodo hasta el electrodo de masa sin problemas, las bujías NGK disponen de un núcleo de cobre que mejora la conductividad del calor.

Carcasa metálica con rosca

Para la perfecta distribución del calor, las bujías cuentan con una carcasa metálica. En las bujías de NGK las roscas son siempre en espiral ya que, a diferencia de las roscas cortadas, las NGK presentan la ventaja de no dañar la cavidad roscada de la culata.

Anillo obturador

El anillo obturador de la bujía evita que salga gas de combustión, incluso cuando la presión de la combustión es muy alta, evitando así las pérdidas de presión.
Por otra parte, el anillo obturador sirve como conductor del calor que va desde la culata y equilibra los diferentes comportamientos de expansión de esta y la caja de la bujía.

Juntas interiores de la bujía

Las juntas interiores de una bujía, están diseñadas para formar una unión resistente a los gases que surgen entre el aislador y la caja metálica.
En otros dos anillos obturadores se forma un círculo con polvos de talco (que se caen durante el proceso de fabricación) que garantizan una estanqueidad óptima.

Electrodo de masa

Las bujías de encendido estándar cuentan con un electrodo de masa fabricado con una aleación de níquel. En el funcionamiento normal, representa el polo opuesto al electrodo central.
Puede parecer que una bujía de encendido consta de pocos componentes, pero estos deben ser de alta tecnológicaPor eso es tan importante contar con un repuesto de bujías de calidad.

Lugar de montaje de la bujía de encendido

La bujía de encendido se atornilla en la culata.
El extremo que apunta hacia el exterior es la parte en la que se acopla. Dependiendo de la tecnología que se utilice, es aquí donde se conecta la pipa de bujía del cable de encendido o, en los modelos más actuales, una bobina de varilla.
El otro extremo de la bujía se introduce en la cámara de combustión. Aquí se encuentran dos electrodos, entre ellos se produce una descarga disruptiva y, con ella, el encendido.

Secuencia de encendido

El distribuidor de encendido mecánico es el encargado de garantizar que la tensión llegue en el momento exacto a cada uno de los cilindros y bujías.

  • Modelos antiguos: La bobina de encendido central genera la alta tensión necesaria para encender la mezcla de aire y combustible. Es en este momento cuando el distribuidor de encendido mecánico se encarga de que la tensión llegue de forma consecutiva y en el momento exacto a cada uno de los cilindros y bujías.
    • Esto se consigue mediante el capuchón de distribución y el cable de encendido, que conduce la tensión de encendido a la conexión de la bujía. Una vez aquí, la tensión llega al extremo del electrodo central superando la distancia al electrodo de masa en forma de chispa.
  • Modelos actuales: En los modelos actuales se utilizan las bobinas de varilla por bujía (conocido como encendido electrónico) con distribución de encendido en reposo.
    • En estos casos no serán necesarios ni los distribuidores de encendido mecánicos ni los cables de encendido de alta tensión.

Comportamiento térmico de las bujías

El rango térmico de la bujía indica la temperatura media correspondiente a la carga del motor, medida sobre los electrodos y el aislador.
Una buena bujía es aquella que se adapta a cada motor y a las diferentes situaciones de marcha. Aunque realmente no existe ninguna bujía que funcione perfectamente en todos los motores.

¿Cuál es el rango térmico óptimo de una bujía?

Para que las bujías funcionen correctamente necesitan un determinado rango térmico. El valor mínimo se sitúa en 450 ºC (temperatura de la bujía), conocida como temperatura de limpieza automática. A partir de este rango de temperatura se queman las partículas de carbonilla (que son conductoras de electricidad) depositadas en la punta del aislador.
Si la temperatura de funcionamiento permanece mucho tiempo por debajo de ese valor, las partículas de carbonilla se pueden depositar hasta que la tensión de encendido sale por encima de la capa formada por la carbonilla, a la masa del vehículo en lugar de formar una chispa.
Superada la temperatura de la bujía de 850 °C, el aislador se calienta tanto que se puede dar lugar a detonaciones incontroladas en su superficie, conocidos como encendidos por incandescencia. Estas detonaciones incontroladas pueden dañar el motor.

El grado térmico

Dado que la formación del calor varía fuertemente de motor a motor, existe una bujía para cada uno, capaz de transmitir una cantidad exacta de calor a la culata y garantizar así el mantenimiento del rango térmico óptimo.
Ese grado térmico, facilita información sobre la resistencia de una bujía a la alta temperatura. En el caso de los repuestos de bujías NGK, cuanto mayor es el grado térmico, mayor será la resistencia térmica.
El rango térmico viene indicado en la placa de tipo de las bujías NGK.
A través de la caja de bujía y la rosca, se dispara aproximadamente el 60 % del calor. El anillo obturador transmite menos del 40 % a la culata, y el porcentaje restante sale por el electrodo central.
El aislador se encarga de recoger el calor de la cámara de combustión y lo conducirlo al interior de la bujía. El calor se transfiere a todos los puntos que están en contacto con la caja.
Así pues, se puede transmitir más o menos calor a través de la caja aumentando o reduciendo dicha superficie de contacto.
Las bujías de encedido con mayor resistencia térmica, la superficie de contacto es mayor, mientras que las bujías de encendido con menor resistencia térmica, es menor.