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Boggie d'allumage.
La présente invention concerne des bougies d'allumage.
On a déjà suggéré de fabriquer le corps isolant d'une bougie d'allumage sous la forme d'un corps en verre creux entou- rant l'électrode centrale afin de permettre aux gaz de combustion de pénétrer, en fonctionnement, dans l'espace séparant l'électrode centrale du corps en verre et de permettre ainsi à un observateur d'effectuer certaines déductions concernant l'efficacité de fonc- tionnement, par exemple au carburateur,en observant la couleur
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et la longueur de la flamme d'allumage.
On a également constaté que la résistance à la chaleur de ces corps isolants en verre est fonction de leur épaisseur; en d'autres termes, pour un diamètre donné du tube de verre, la résistance aux chocs thermiques augmente à mesure que l'épaisseur de la paroi diminue. En même temps, la résistance aux pressions élevées augmente avec l'épaisseur de la paroi. Ces exigences contradictoires ont été conciliées précédemment par un compromis qui ne donne évidemment pas entièrement satisfaction. De plus, comme les dimensions du pas de vis servant à fixer la bougie d'allumage dans la culasse d'un moteur à combustion interne sont fixées par des normes internationales, le diamètre externe du corps isolant en verre présente une limite maximum bien déterminée.
Le diamètre interne du corps isolant est, d'autre part, limité par l'espace disponible pour obtenir la valeur thermique pour laquelle la bougie d'allumage a été conçue* Il s'est avéré ainsi que les bougies d'allumage connues aont les corps isolants sont en verre,sont exposées à se briser facilement lorsqu'il se produit des perturbations de fonc-
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tionnement.
L'invention est basée sur la découverte que ces défauts peuvent être en substance évités si, pour observer la flamme d'allumage, on n'utilise pas la transparence mais la conduction lumineuse de la paroi du corps isolant.
Suivant l'invention, il est prévu une bougie d'allu- mage comportant une électrode centrale et au moins une électrode ' de masse qui forme un intervalle d'éclatement avec l'élec- trode centrale, un fût. métallique, l'électrode centrale étant montée dans un corps isolant annulaire qui est fixé dans le fût métallique, le corps isolant comportant des surfaces d'extrémité
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au moins on partie dégagées et étant- fait en une matière qui ne conduit en substance la lumière qu'axialement,
Cette matière peut être faite de fibres, par exemple en verre, disposées axialement et conduisant la lumière,
cet fibres pouvant être unie. les unes aux autres par une plaine synthétique résistant à la chaleur.
Le corps isolant peut être fait en verre plein dont @@@@@rfaces d'ext é@@té ont @@@@ polies.
-Dans ce case ces surfaces d'extrémité sont de préférence planes, parallèles l'une à l'autre et en substance perpendiculaires à l'axe de la bougie d'allumée.
En variante, ces surfaces d'extrémité sont-planer la surface d'extraite la plus proche de l'intervalle d'éclatement étant en substance perpendiculaire à l'axe de la bougie, tandis que l'autre surface d'extrémité peut faire un angle avec cet axe.
Dans une autre :t'orme d'exécution de l'invention, la surface d'extrémité du corps isolant éloignée de l'intervalle d'éclatement peut être convaxe. La surface d'extrémité du corps isolant la plus proche de l'intervalle d'éclatement peut alors être concave.
L'électrode centrale peut avoir la forme d'un corps annulaire creux dont l'intérieur est au moins en partie rempli 4'un élément en Matière conduisant la lumière.
Les surfaces d'extrémité de la matière conduisant la lumière qui remplit l'électrode centrale et les surfaces d'extré- mité du cerps isclant sent de préférence disposées dans un même plan et présentent la même courbure de manière à former une lentille.
Une partie du corps isolant peut délimiter un espace
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intime dans lequel les gaz de combustion peuvent pénétrer en fonctionnement, cet espace étant situé entièrement à l'intérieur du fût Métallique.
L'électrode centrale peut être fixée dans le corps isolant annulaire au moyen d'une couche d'adhésif élastique intercalaire et cette couche d'adhésif peut être en une matière conductrice de l'électricité.
L'électrode centrale est de préférence en une matière mé- .talliaue mais elle peut également être en une matière semi-conductrice.
Dans une forme d'exécution préférée, le fût métallique comporte une partie qui s'étend axialement au-delà du corps isolant dans la direction d'entrée des gaz de combustion, cette partie pré- sentant un tube en forme de vnturi qui y est fixé de manière amovible, le tube étant filet afin de pouvoir être vissé'dans la culasse d'un moteur à combustion interne.
La surface interne du tube peut présenter au moins une partie d'un trou polygonal destiné à recevoir une clé pour dévisser le tube de la culasse du moteur.,
L'espace peut être tronconique et peut converger dans un sens s'écartant de l'intervalle d'éclatement, le reste du corps isolant étant cylindrique.
La partie cylindrique du corps isolant est de préférence obturée de manière à éviter toute rentrée de gaz de combustion.
Une. perla en verro peut être prévue pour empêcher les gaz de combustion de pénétrer dans la partie cylindrique, cette perle faisant partie intégrante d'un corps annulaire attaché à l'élec- de centrale et entourant cette électrode pour allonger le trajet de fuite.
Au moins une majeure partie de l'électrode centrale peut ' être recouverte d'une gaine annulaire en verre.
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La ou les électrodes de masse est ou sent de préférence
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4VyiG0 dans le corps îâôlant et feraent un intervalle dilate". ment avec 1'61éétrode eêntrâle et àvoi 10 fÛ m<µtal3.iquet En variante ou en Outtej la ou les ëleatredea dé tàà9fé est au. sont munies d'une éakié igêlâate, îinv@n.ti@n sera dâorito ci-aprèsp à tltre d)oxèmplêp avec edfdrêncê ats dessins flmnéxés, dans lesquels! la Figt 1 est t'1 vue on coupe longitudinale d'une bougie d'allumage suivant une tome dxeutiea de 1$inventïonj la Fig. 2 est une vue 'détaillée d'une partie de la '.g..i représentée à plus grande échelle; la Fig. 3 est une vue en coupe longitudinale d'une
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autre forme d'ux4cu%ion d'une bougie d'allumage suivant y'invention le fût métallique étant supprimé pour la clarté;
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la Fig. 4 est une vue djextrèuïté du dessous de la Fig.3: la Fig. est une vue de côté de la partie inférieure de la bougie d'allumage représentée à la Fig. 3; la Fig. 6 est une vue en coupe longitudinale d'une autre forme d'exécution de bougie d'allumage suivant l'invention; la Fig. 7 est une vue en plan du dessus de la bougie d'allumage représentée à la Fig. 6; la Fig. 8 est une vue en plan du dessous de la bougie d'allumage représentée à la Fig. 6; la Fig. 9 est une vue en coupe longitudinale d'une autre forme d'exécution de bougie d'allumage suivant l'invention ; la Fig. 10 est une vue d'extrémité du dessous de la bougie représentée à la Fig. 9;
la Fig. 11 est une vue en coupe longitudinale d'encore une autre forme d'exécution de bougie d'allumage suivant l'inven- tion, et
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la Fig. 12 est une vue en plan du dessous delà bougie d'allumage représentée à la Fig. 11.
Les Fig. 1 et 2 représentent une bougie d'allumage 20 comportant une électrode centrale 21, une électrode de masse 22 et un fû métallique annulaire 23 qui entoure en partie l'élec- trode centrale 21.
L'électrode centrale 21 est fixée dans'un corps isolant 24 en matière conductrice de la lumière,qui peut être formé d'un faisceau de fibres conductrices de la lumière unies les unes aux autres, par exemple des fibres de verre. En variante, et comme indiqué aux dessins, le c'orps isolant 24 peut être fait en' verre plein. Le corps isolant 24 comprend une partie supérieure sensil,lement cylindrique 25 et une partie inférieure tronconique 26 qui est ouverte à son extrémité proche de l'intervalle d'éclate- ment 27 formé entre l'électrode centrale 21 et 1'extrémité interne radiale,de l'électrode de masse 22 et qui converge de façon- conique vers le haut à partir de cet intervalle.
On espace 28 est donc formé dans la partie tronconique 26 du corps isolant et les gaz de combustion peuvent,en fonctionnement,pénétrer dant cet espace. L'espace 28 est limita dans le plan où la partie tronconique 26 se raccorde à la partie cylindrique 25 par un chapeau '.tronconique 30 qui l'ob'ture. Il est à remar- quer que la partie de l'électrode centrale 21 qui traverse l'espace 28 est de plus petit diamètre que la partie qui tra- verse axialement la partie cylindrique 25.
'Il est à remarquer également que 1'électrode de masse 22 est noyée dans l'extrémité inférieure du corps isolant 24 et dépasse de celui-ci radialement vers l'intérieur et vers l'ex- térieur. La partie de l'électrode de masse 22 qui s'étend radia- lement à l'extérieur du corps isolant 24 forme donc un second
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intervalle d'éclatement 31 avec l'extrémité inféricure du fût métal- lique 23.
On a constaté que le procédé de montage do l'électrodo de masse 22 représentée aux dessins produit, un effet ionisât car, même avant l'apparition de l'étincelle, la tension croissante imposée sur l'électrode centrale 21 charge l'électrode de masse 22 à la manière d'un condensateur et contribue 'ainsi à l'amorçage de l'étincelle.
L'électrode centrale 21 est fixée dans la corps iso- lent 24 par une couche d'adhésif élastique 33 Qui constitue une particularité importante de l'invention. On a constaté que la présence de cette couche 33 qui entoure au moins la majeure par- tie de la loneueur de la partie cylindrique 25 du corps isolant 24 aide à égaliser la différence de dilatation thermique entre le corps isolant 24 et l'électrode centrale 21 et aide, en outre,
à amortir les vibrations de l'électrode centrale 21 produites par les variations de pression auxquelles la bougie est soumise en fonctionnement et qui sont transmise à l'électrode centrale 21. Une couche adhésive appropriée 23 peut être faite d'un mélange d'une poudre métallique et d'une résine synthétique.
Une couche d'adhésif 34 semblable à la couche 33 est prévue entre le corps isolant 24 et le fût métallique 23.
Afin de pouvoir observer la flamme d'allumage de l'extérieur de la bougie 20,dans cette forme d'exécution de l'invention, les surfaces d'extrémité annulaires 35, 36 du corps isolant 24 ont été polies au chalumeau et sont planes et parallèles l'une à. l'autre. De plus, il est à remarquer que la surface d'extrémité . inférieure 35 est complètement dégagée du reste de la bougie d'allumage 20.
Il s'ensuit que les rayons lumineux indi- qués par les flèches pénètrent dans le corps isolant 24 et passant '
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axialement dans celui-ci pour sortir par sa surface d'extrémité supérieure 36.' Aucune lumière n'est dispersée latéralement car des conditions ,de réflexion interne totale.' règnent dans le corps isolant 24 lorsque ce corps est en verre et les mêmes condi- tions règnent lorsqu'il est .en. fibre de verre. Un observa-. leur regardant vers'le bas au-dessus de la bougie d'allumage 20 voit donc un faisceau de lumière annulaire dont la couleur , lui donne les indications nécessaires concernant.les condi... tions régnant dans la région de l'intervalle d'éclatement.
Bien que les surfaces d'extrémité 35, 36 soient repré- sentées comme étant planer parallèlec et en substance perpen- diculaires à l'axe de la bougie 20, en pratique, leurs bords peuvent être arrondis et ceci est particulièrement intéressant ' pour la surface d'extrémité supérieure 36 à l'endroit où elle se raccorde à l'électrode centrale 21. On a constaté que si on arrondit le corps isolant annulaire 24 au niveau de son diamètre interne, on arrive ainsi à réduire les risques de fissuration partant de ce diamètre interne et se propageant dans le corps isolant 24.
Il est également possible d'arrondir les bords des surfaces d'extrémité 35, 36 dans les formes d'exécution décrites ci-après. De plus, bien que-les surfaces d'extrémité 35,
36 aient été décrites comme étant planes et parallèles, cette particularité qui rend la fabrication plus simple est évidem- ment avantageuse aussi pour, la transmission de la lumière. Toute- fois, si on le désire, la surface d'extrémité supérieure 36 peut former un angle avec l'axe de la bougie, ce qui peut être effectué par exemple par biseautage si l'on désire examiner la couleur de .., la flamme d'allumage sous un angle différent.
On décrira maintenant la forme d'exécution représentée aux Fig. 3 à 5 dans laquelle le fû métallique 23 et la couche
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d'adhésif 34 ont été omis pour la clarté.
L'électrode centrale 21 de cette forme d'exécution pré- sente un pas de vis 40 qui facilite l'accrochage de la couche d'adhésif interne 33 sur l'électrode 21 et assure ainsi que cette couche 33 puisse égaliser les dilatations thermique entre l'éle- trode Centrale 21 et le corps isolant 24 et amortir les vibrations produites dans l'électrode 21.
Dans ce cas-ci, le corps isolant 24 comporte à nouveau une partie cylindrique supérieure 25 et une partie tronconique inférieure 26. t'intérieur 28 de la partie tronconique 26 est , ouvert pour les gaz de combustion mais la partie cylindrique 25 est fermée par une perle de verre sensiblement sphérique 41.
Comme indiqué aux dessins, la perle de verre est formée sur la partie inférieure ou mince de l/électrode centrale 21 et faîte en outre, partie intégrante d'une gaine annulaire en verre 42 qui entoure étroitement cette partie inférieure mince de l'élec- trode centrale 21, augmentant ainsi le trajet de fuite entre l'électrode centrale 21 et l'électrode de masse 22. L'électrode de masse 22 est également entourée sur la majeure partie de sa longueur par une gaine de verre'43..
Un intervalle d'éclatement 27 est formé entre l'extré- mité inférieure de l'électrode centrale 21 et l'extrémité radiale interne de l'électrode de masse transversale 22. L'extrémité radiale externe de l'électrode de masse 22 s'étend radialement vers l'extérieur de la surface externe de la partie tronconique 26 et deux intervalles d'éclatement peuvent donc à nouveau être formés, si on le désire, le second intervalle étant formé entre l'extré- mité radiale externe de l'électrode de masse 22 et l'extrémité inférieure du fût métallique 23 (non représenté).
Le fonctionnement de la boujie d'allumage de la forme
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d'exécution représentée. aux Fig. 3 à 5 'est très semblable à celui de la bougie représentée aux Fig. 1 et 2. La lumière provenant de la combustion pénètre donc dans la face d'extrémité inférieure 35 et sort par la face d'extrémité supérieure 36 dans des conditions de réflexion interne totales. Si on le désire, au lieu d'utiliser un corps isolant en verre 24., on peut à nouveau utiliser un corps en fibres conductrices de la lumière, par exemple des fibres'de verre.
,Ces fibres axiales conduisant la lumière sont représen- tées dans la forme d'exécution de l'invention décrite avec réfé- renca aux Fig. 6 à 8. Dans cette forme d'exécution, l'électrode centrale est formée par la couche d'adhésif annulaire 33 qui est électroconductrice. Toutefois, la couohe adhésive annulaire 33, à rencontre 4es formes d'exécution précédentes, contient un élément 46 en matière conductrice de la lumière, par.exemple en verre.
Les fibres du corps isolant 24 sont unies par une résine synthétique résistant à la chaleur.
Comme on peut le remarquer, la surface d'extrémité supé- rieur. 36 et la surface d'extrémité inférieure 35 sont courbes et les faces supérieure et inférieure correspondantes de la couche d'adhésif 33 et de Isolément 46 sont façonnées de 'manière à former une surface courbe continue avec les surfaces d'extrémité 35 et 36. La surface inférieure 35 est donc concave par rapport aux rayons lumineux provenant de l'allumage des gaz de combustion,en fonctionnement, tandis que la surface supérieure 36 est convexe. Les fibres conductrices de la lumière 24 ainsi que l'élément conducteur 46 forment donc une lentille optique qui améliore la conduction axiale de la lumière et facilite) l'observation de la couleur de la flamme.
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Les Fig. 7 et 8 sont des vues plus ou moins schématiques des fibres de verre distinctes qui forment le corps isolant 24, ces fibres étant désignées par le chiffre 47. La résine synthé- tique qui unit les diverses fibres les unes aux autres réduit notablement le risque de rupture du corps isolant 24 et améliore notablement sa résistance à la chaleur. On sait que ces matières composites ont l'avantage que leurs caractéristiques mécaniques, lectriques et thermiques sont en fait additionnées et atteignent en pratique les caractéristiques distinctes de leurs constituants.
De plus, dans.le cas d'un corps isolant 24 en fibres de verre, les fissures ne peuvent pas se propager dans la totalité du corps car les fibres 47 sont isolées les unes des autres. L'in- tervalle d'éclatement 27 est formé entre 1' extrémité inférieure du fût métallique 23 et l'extrémité inférieure de la couche d'adhésif conductrice 33, l'étincelle "cheminant" sur la surface d'extrémité inférieure 35.
Afin d'amener le courant à la couche interne conduc- triée 33, l'extrénmité supéricurs du corps isolant 24 est munie ' d'une'gaine Métallique annulaire 48 à laquelle les conducteurs -d'amenée de courant externes peuvent être attachés.
Alors que l'élément conduisant la lumière 46 a été décrit et représenté comme remplissantcomplètement l'intérieur de la couche d'adhésif annulaire 33, il peut,si.on le désire, ne remplir qu'une section seulement de cet intérieur et, par exemple, uniquement la partie cylindrique 25 du corps isolant 24 en laissant la partie conique 26 creuse pour permettre aux gaz.
' de.combustion de pénétrer dans cette partie pendant le fonc- tionnement.
Si on le désire, seule la surface inférieure 35 est courbe ou, en variante, seule la surface supérieure 36 est courbe.
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Il est à remarquer que les surfaces supérieure et inférieure 35, 36 peuvent être courbes dans toutes les formes d'exécution précé- dentes ainsi que dans les formes; d'exécution décrites plus loin.
Le mode de fonctionnement de la bougie d'allumage de cette forme d'exécution -est très semblable à celui des formes d'exécution décrites plus haut et ne sera plus décrit en détail.
Dans la forme d'exécution représentée aux Fig. 9 et 10, la bougie d'allumage 20 comporte un corps isolant entièrement, cylindrique 24 dans lequel est montre une électrode centrale 21, le corps isolant 24 étant monté dans; un fût métallique 23..Comme indiqué aux dessins, le corps isolant 24. ne s'étend pas sur la totalité de la longueur axiale du fût métallique 23 , et ne couvre en fait qu'un peu moins de la moitié de cette longueur axiale. Une couche d'adhésif 34 est prévue entre la surface externe du corps isolant 24 et la surface interne du $#t métal- lique 23.
L'électrode centrale 21 est noyée dans un tube de verre annulaire 50 sur la majeure partie de sa longueur, ce qui augmente'le trajet de fuite entre les deux électrodes 21 et 22.
L'électrode centrale 21 est donc montée dans le corps isolant 24 par l'intermédiaire du tube ou de la gaine de verre 50 et de la couche d'adhésif 33. Comme indiqué aux dessins, dans cette forme' d'exécution, le corps isolant 24 est fait de fibres de verre' ' axialement conductrices de la lumière mais, si on le désire,'il peut être ,en verre plein.
L'électrode de masse 22 est faite dans cette forme d'exécution,de la matière même du fût métallique . 23. Cec# a l'avantage d'éviter de devoir souder l'électrode de masse.au fût métallique 23, ce qui constitue une .opération-ennuyeuse' .-' lors de la fabrication d'une bougie d'allumage. Dans ce cas-ci,
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l'électrode de masse 22 est obtenue en formant une découpe en par. tie annulaire dans la surface intérieure du fût métallique 23 et' en repoussant ensuite la milieu de cette déooupe vers l'électrode centrale 21 pour former un intervalle d'éclatement 27. Ceci appa- rait clairement à la Fig. 10 sur laquelle quelques fibres de verre 47 ont également été représentées.
L'électrode centrale 21 de cette forme d'exécution peut être faite d'une matière semi-conductrice telle qu'un cermet..
On peut-évidemment également adopter cette fabrication des élec- trodes de masse et centrale 22, 21 pour toutes les autres formes d'exécution de l'invention. Sous d'autres rapports, la bougie d'allumage représentée aux Fig. 9 et 10 fonctionne d'une manière analogue à celle des formes d'exécution décrites plus haut.
Dans la forme d'exécution représentée aux Fig. 11 et 12, la bougie d'allumage 20 comporte une électrode centrale 21, une électrode de masse 22 et un corps- isolant en verre tronconique 24 qui est monté par l'intermédiaire d'une couche d'adhésif 34. dans un fût métallique 23. L'électrode centrale 21 traverse la surface supérieure 36 à travers une gaine métallique 60 noyée dans le corps isolant 24.
Comme indiqué aux dessins, le fût métallique 23 s'étend sensiblement au-delà de la surface d'extrémité inférieure 35 du corps isolant 24 et au-delà du plan radial dans lequel 1-linter- valle d'éclatement 27 est située,en direction de là culasse du moteur dans laquelle la bougie d'allumage 20 est vissée,en fonc- tionnement.
La surface interne du fût métallique 23 présente une gorge annulaire 65 dans laquelle est placée et fixée une bague annulaire flexible électroconductrice 66. Cette bague 66 est section- née à' un endroit déterminé et l'une ou les deux extrémité de la bague ;
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sont repliées radialement -vers l'intérieur,vers l'électrode centrale 21,pour former un intervalle d'éclatement 27. Sur la Fig. 12, l'une de ces parties recourbées 67 a été représentée.
Le fû métallique 23 ne présente pas de pas de vis externe mais la partie qui s'étend en dessous du plan dé l'intervalle d'éclatement 27. est taraudée' en 61. Un tube métallique fileté 62 se visse dans le taraudage 61 du fût métallique 23. Le tube 62 est annulaire et creux et son intérieur a la forme d'un venturi présentant un étranglement 64.
Comme indiqué aux dessins, l'extrémité du tube 62 la plus proche de l'intervalle d'éclatement 27 est brusquement évasée de manière à permettre à la lumière provenant de la chambre de combustion de pénétrer dans la surface d'extrémité inférieure 35 du corps isolant 34.
Au niveau de l'étranglement 64 du tube métallique 62 est prévu un trou de cré en substance hexagonal 68.
Il est à remarquer que.lorsqu'on utilise la bougie d'allumage du type représenté aux Fig. 11 et 12, l'espace interne dans le tube métallique à venturi 62 sert de chambre "tampon" qui, en fonctionnement, protège le corps isolant 24 et l'électrode centrale 21. De plus, comme c'est le tube 62 qui est vissé dans la culasse d'un moteur à combustion interne, . les dimensions des parties actives de la bougie d'allumage elle-même sont indépendantes des dimensions prescrites de la partie vissée ot les parois du corps isolant 24 peuvent, par conséquent, être plus épaisses qu'autrement.
De plus, si l'on désire changer de bougie d'allumage 20, par exemple pour nettoyer le corps isolant en verre 24, il n'est plus nécessaire de dévisser toute la bougie mais il suffit simplement de détacher le fû métallique 23 du tube 62. Les pas
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de vis onéreux usinés dans la culassed'un moteur à combustion interne sont ainsi protégés d'une usure excessive.
Le trou de clé interne 68 est '.particulièrement commode si l'on veut utiliser la bougie d'allumage 20 pour observer l'allumage dans des culasses ou d'autres chambres d'allu- mage présentant des ouvertures taraudées de diamètre variable car une seule bougie d'allumage est ainsi requise et cette bougie peut être fixée, par l'intermédiaire d'un jeu de tubes métalliques 62 de diamètre variable, dans ces diverses ouvertures.
Le procédé de montage particulier de l'électrode de, masse 22 est également avantageux du point de Vue de l'inter- changeabilité des éléments car cette électrode est simplement pressée en place dans la gorge annulaire 65, ce qui est rendu^-', possible. par sa.flexibilité.
Dans une variante, au lieu de pas de vis, le tube 62 et le fût métallique 23 peuvent être réunis par un assemblage à baïonnette.
Il est à remarquer qu'en foison .%.-dU venturi formé dans le tube 62, la bougie d'allumage en fonctionnement agit efficacement pour aider les gaz à pénétrer dans l'espace d'obser- vation et à s'échapper de celui-ci, à l'intérieur du corps isolant tronconique 24.
Le mode de fonctionnement réel de la bougie d'allumage décrite dans la forme d'exécution des Fig. 11 et 12 ne diffère ..pas de celui des bougies décrites plus haut et, dans ce cas-ci, si on le désire, le corps isolant 24 peut également être fait en fibres de verre.
Par ailleurs, un tube 62 peut être prévu également pour les bougies d'allumage des autres formes d'exécution de l'invention.