Una bugia és un component essencial en els motors de combustió interna, ubicat a la culata del motor. La seva funció principal és iniciar la combustió de la barreja d'aire i combustible dins del cilindre mitjançant una espurna elèctrica generada per un arc de corrent.
Actua com un dispositiu elèctric que converteix l'energia de la bobina d'encesa en una espurna que inflama la barreja comprimida, cosa que permet l'explosió que impulsa el motor.
Les bugies són, en termes simples, conductors elèctrics que reben una diferència de potencial provinent de la bobina d'encesa, transmetent-la a l'interior del cilindre. A més d'iniciar la combustió, també compleixen la funció de dissipar la calor generada durant aquest procés, ajudant a mantenir la temperatura òptima dins del motor.
El disseny d'una bugia inclou un elèctrode central aïllat, connectat per un cable fortament aïllat a un circuit exterior de la bobina d'encesa. Aquest elèctrode se situa davant d'un terminal connectat a terra a la base de la bugia, formant un espai d'espurna dins del cilindre, on es produeix la ignició.
Funcionament de la bugia
El funcionament de la bugia està basat en la llei de Lorentz, on el corrent elèctric i el camp magnètic interactuen per generar una espurna. Quan els electrons flueixen des de la bobina d'encesa, es crea una diferència de voltatge entre els elèctrodes central i lateral de la bugia.
En condicions normals, la barreja d'aire i combustible al cilindre actua com a aïllant, cosa que impedeix el pas del corrent. No obstant això, a mesura que el voltatge augmenta, l'estructura dels gasos entre els elèctrodes canvia, i quan el voltatge excedeix la resistència dielèctrica dels gasos, aquests s'ionitzen.
El gas ionitzat es converteix en conductor, permetent que els electrons flueixin a través de l'espai entre els elèctrodes, cosa que genera una espurna que encén la barreja d'aire i combustible. Perquè aquesta espurna es produeixi correctament, les bugies requereixen un voltatge superior als 20,000 volts, cosa que assegura una ignició eficient. A causa de la seva ubicació al motor, les bugies també serveixen com a indicador de l'estat del motor i poden assenyalar problemes de rendiment o necessitat de manteniment.
Grau tèrmic d'una bugia
El grau tèrmic d'una bugia és un paràmetre que determina la seva capacitat per dissipar la calor generada durant la combustió. Aquest grau tèrmic depèn del material aïllant que recobreix l'elèctrode central, generalment porcellana, i juga un paper important en l'eficiència del sistema de refrigeració de la bugia.
El grau tèrmic de la bugia influeix directament en el rendiment. Una bugia de "grau fred" té una major capacitat per dissipar la calor, cosa que la fa ideal per a motors que operen a altes velocitats o amb un alt rendiment tèrmic. En canvi, una bugia de “grau calent” dissipa menys energia i és més adequada per a motors de baixa potència, on les temperatures són més baixes.
Calibratge de les bugies
Per garantir un funcionament adequat del motor, és essencial que les bugies estiguin correctament calibrades. Un calibratge adequat de la bugia millora la combustió, redueix el consum de combustible i optimitza l'expulsió de gasos. Un dels aspectes clau en el calibratge és la distància entre els elèctrodes, que ha de ser especificada pel fabricant. Si aquesta distància no es respecta, el flux de corrent serà deficient, cosa que podria resultar en una ignició ineficaç o fins i tot en la fallada del motor.
Una manera de mantenir les bugies en bon estat és netejar-les i llimar els elèctrodes periòdicament, per garantir que no hi hagi acumulació de residus que puguin interferir amb el funcionament. A més, és important revisar la distància dels elèctrodes abans de tornar a col·locar la bugia al motor, per assegurar que l'espurna es generi correctament.
Tipus de bugies
Les bugies es classifiquen segons diversos paràmetres, com la resistència, la mida de l'arc de corrent o el tipus de material. Entre els tipus més comuns s'hi inclouen:
- Bugies amb resistència nua : La resistència és visible i està exposada.
- Bugies amb resistència protegida : La resistència està coberta amb una funda per millorar la transmissió de calor.
- Bugies amb resistència antiparasitària : Similar a les protegides, però amb una resistència addicional per eliminar les interferències electromagnètiques.
- Bugies d'obertura normal : L'arc de corrent salta fins a 0,9 mm.
- Bugies d'obertura gran : L'arc de corrent pot arribar fins a 2,05 mm, cosa que requereix bobines d'alta tensió per produir l'espurna.
- Bugies de platí o iridi : Més resistents i amb una menor conductivitat elèctrica, però amb un elèctrode central més eficient per generar l'espurna.
- Bugies de coure Són les més comunes i econòmiques.
- Bugies per a motors de gasolina : Tenen característiques similars a les de coure i són les més utilitzades en vehicles de gasolina.
- Bugies per a motors dièsel : Estan dissenyades per suportar altes temperatures i transferir calor directament a la cambra de combustió.
- Bugies per a motors de gas : Usades en motors de Gas Natural Comprimit (GNC) i Gas Liquat del Petroli (GLP). Estan cobertes amb níquel per resistir l'oxidació i suportar més tensió d'ignició.
Cada tipus de bugia està dissenyat per complir les necessitats específiques del motor i garantir un rendiment òptim sota diferents condicions doperació.
Bugies per a motors dièsel
Als motors dièsel, les bugies no s'utilitzen per encendre la barreja de combustible, com passa als motors de gasolina, sinó que compleixen una funció diferent. Aquestes bugies, conegudes com bugies de preescalfament , tenen la missió d'escalfar l'aire dins dels cilindres abans que el motor arrenqui, especialment en condicions de baixes temperatures.
Com que els motors dièsel funcionen per compressió, on l'aire s'escalfa per l'alta pressió abans que s'injecti el combustible, les bugies de preescalfament faciliten aquest procés en reduir la quantitat d'esforç necessari perquè el motor arrenqui, ajudant a la correcta atomització del combustible i la combustió en els moments inicials.
A diferència dels motors de benzina, que depenen d'una espurna generada per la bugia per encendre la barreja d'aire-combustible, els motors dièsel funcionen mitjançant l' autoignició a causa de l'alta temperatura assolida per la compressió de l'aire al cilindre.
Les bugies de preescalfament són particularment útils en condicions fredes, on la temperatura interna del motor pot ser insuficient per a l'autoignició del combustible. En aquests casos, les bugies s'activen per elevar la temperatura de l'aire als cilindres i garantir una arrencada suau i eficient del motor dièsel.