Bougie d'allumage La présente invention concerne les bougies d'allumage. Elle fournit une bougie dont les pointes sont couvertes d'une matière non conductrice et dans laquelle un espace entre les pointes de matière non conductrice constitue 1 '"entrode" permettant l'allumage du mélange combustible. Dans certaines formes de réalisations de l'invention, la bougie comporte des électrodes construites et disposées de façon à produire plusieurs étincelles à chaque cycle d'allumage de la bougie.
En service, les électrodes d'une bougie sont soumises à une érosion électrique et chimique qui non seulement limite la durée utile de la bougie, mais aussi nécessite un nettoyage fréquent des pointes d'électrodes et un réglage fréquent de leur écartement. Diverses dispositions ont été proposées pour surmonter ce problème.
Le brevet américain 2.391.455, délivré le 25 décembre 1945 à Franz R. Henzel, décrit une bougie dont les électrodes sont en diverses compositions de métaux à haute résistance à la traction et à résistance accrue à l'attaque des gaz à haute température.
Le brevet américain 1.515.866, délivré le 18 novembre 1924 à L.F. Martin, décrit des électrodes de bougie à pointes revêtues d'un métal ayant une conductivité thermique élevée et fournissant une surface inoxydable.
Les dispositions proposées jusqu'ici pour résoudre le problème de l'érosion des électrodes de bougies fournissent différents degrés d'amélioration des performances dans la mesure où elles visent à réduire la vitesse d'érosion. Cependant, elles ne résolvent pas entièrement le problème, car l'étincelle d'allumage du mélange combustible jaillit directement entre deux surfaces ou pointes métalliques.
Dans une bougie selon la présente invention, les extrémités des électrodes entre lesquelles l'étincelle est produite sont noyées dans une matière non conductrice résistant aux températures élevées, ce qui empêche leur érosion électrique et chimique et leur confère une longue durée de service.
L'invention fournit une bougie ayant des électrodes destinées à être raccordées à une source de courant d'allumage, ces électrodes ayant des pointes espacées noyées dans un matériau isolant électrique. Une interruption de l'isolant fournit l'entrode permettant l'allumage d'un mélange combustible. Dans des formes de réalisations particulières de l'invention, la bougie comporte plus
de deux électrodes à pointes noyées dans un matériau isolant, cela afin de fournir plusieurs étincelles à chaque cycle d'allumage de la bougie.
Les avantages précités de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre à l'aide des dessins annexés. Il est entendu que ces dessins sont purement illustratifs et non limitatifs de l'esprit et du cadre de l'invention.
Sur les dessins, où les mêmes repères sur les différentes vues corres-pondent aux mêmes éléments :
la fig. 1 est une vue de côté en élévation d'une bougie à un seul entrode selon une forme de réalisation de la présente invention, certaines parties étant représentées en coupe ;
la fig. 2 est une vue en coupe partielle d'une bougie à un seul entrode selon une autre forme de réalisation de l'invention ;
la fig. 3 est une vue de dessous d'une bougie à deux entrodes selon une autre forme de réalisation de l'invention, certaines parties étant enlevées ;
la fig. 4 est une vue en coupe partielle suivant la ligne 4-4 de la fig. 3 ;
la fig. 5 est une vue en coupe aprtielle d'une bougie à trois entrodes selon une autre forme de réalisation de la présente invention ;
la fig. 6 est une vue de dessous d'une bougie à deux entrodes selon encore une autre forme de réalisation de l'invention ; et
la fig. 7 est une vue en coupe partielle suivant la ligne 7-7 de la fig. 5.
La bougie représentée sur la fige comprend un noyau 10 en matière isolante, une jupe métallique 11 comporant une partie filetée 12, et une électrode centrale 13 aboutissant à une borne 14 destinée au raccordement de la bougie au dispositif d'allumage d'un moteur à explosion. Le noyau a une partie terminale conique 15 espacée de la partie filetée de la jupe. Dans une bougie classique, l'électrode centrale 13 a une pointe nue saillant de la partie 15 du noyau et une électrode de masse nue 16 dont Tune des extrémités est soudée à la partie filetée 12 de la jupe et dont l'autre extrémité est placée à une certaine distance de la pointe découverte de l'électrode centrale. L'espace entre ces deux électrodes constitue l'intervalle normal dans lequel est
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présente invention, la pointe de l'électrode centrale est enfermée dans un revêtement 17 non conducteur. De même, la totalité ou la majeure partie de 1 l'électrode de masse; 6 est enfermée dans un revêtement 18 non conducteur. On peut réaliser ces revêtements non conducteurs en appliquant sur la pointe des électrodes une pâte céramique ou un verre résistant aux températures élevées. Dans les deux cas, la matière de revêtement est portée à température assez haute pour se fondre aux électrodes. Les deux revêtements sont espacés de façon à former un entrode (a). Quand une tension de grandeur appropriée est appliquée à la bougie, une étincelle jaillit entre l'électrode centrale 13 et l'électrode de masse 16 à travers le revêtement isolant 17, dans l'entrode (a) et à travers le revêtement isolant 18.
Les revêtements isolants, qui peuvent être relativement minces, empêchent l'érosion chimique et électrique de la pointe des électrodes.
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du noyau isolant de la bougie et l'électrode de masse 21 est couverte d'un revêtement 22 non conducteur. L'intervalle (b) constitue l'entrode pour l'allumage du mélange combustible.
Les fig. 3 et 4 représentent une bougie à double entrode. Ici, la partie conique 15 du noyau est prolongée par deux saillies cylindriques 24 et 25. La partie inférieure de l'électrode centrale 26 est décentrée et sa pointe 27 est noyée dans la saillie 24. L'électrode neutre est constituée d'une pièce métallique 28 noyée dans la saillie 25. L'électrode de masse 29 est enfermée dans un revêtement 30 non conducteur. Quand la bougie est mise sous tension, deux étincelles en série jaillissent dans les entrodes (c) et (d).
La fig. 5 représente une bougie à triple entrode conforme à la présente invention. Dans cette forme de réalisation, la partie conique 15 du noyau 10 comporte une gorge hélicoïdale 32 pratiquée dans sa surface périphérique. Une première électrode neutre généralement hélicoïdale 33 est placée dans cette gorge hélicoïdale et comporte une pointe 34 placée à une certaine distance de
la pointe 35 de l'électrode centrale, les pointes 34 et 35 étant respectivement enfermées dans des revêtements 36 et 37 non conducteurs. Une deuxième électrode neutre 38 est placée dans la gorge hélicoïdale. Une extrémité de l'électrode neutre 38 est placée à une certaine distance de l'extrémité de l'électrode neutre 33, tandis que son autre extrémité est placée à une certaine distance
de l'élecrode de masse 39 soudée à la partie filetée 12 de la jupe de la bougie. Les parties des électrodes neutres 33 et 38 qui sont placées dans la gorge hélicoïdale sont recouvertes de pâte céramique, comme le montrent les repères
40 et 41, laquelle pâte est ensuite cuite et immobilise ces électrodes sur la partie support 15 du noyau. On notera que la pâte céramique s'étend un peu au-delà des extrémités proches des deux électrodes neutres. Plus précisément, ces extrémités des électrodes neutres sont entièrement couvertes de céramique mais la céramique est interrompue pour former l'intervalle (e). L'extrémité de l'électrode neutre 38 qui est proche de l'électrode de masse 39 est elle aussi entièrement noyée dans la céramique. Quand une tension d'allumage est appliquée
à la bougie, trois étincelles en série jaillissent dans les intervalles (f),
(e) et (g).
Les fig. 6 et 7 représentent une bougie à deux entrodes conforme à une autre réalisation de la présente invention. Une électrode neutre 43 est noyée dans un élément tubulaire 44 en céramique ou en verre résistant aux températures élevées, ledit élément 44 comportant un bras radial 45 cimenté dans une fente diamétrale pratiquée dans l'extrémité du noyau 46. L'électrode centrale
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tement non conducteur 49. L'électrode de masse 50 est soudée à la partie filetée 12 de la jupe de la bougie et sa pointe, enfermée dans un revêtement
51 non conducteur, est placée à une.certaine distance de l'électrode neutre. Dans cette forme de réalisation particulière, les deux entrodes (h) et (i) sont bien écartés l'un de l'autre et se trouvent de part et d'autre de l'élément tubulaire 44, qui sert de déflecteur de combustion. Quand la bougie est montée sur un moteur à explosion, l'allumage initial du mélange combustible comprimé a lieu dans l'entrode (h). Bien qu'il s'agisse de millisecondes, un certain temps est nécessaire pour que la combustion se produise dans les zones du mélange combustible qui sont éloignées du point d'allumage initial.
L'écartement des électrodes et l'action du déflecteur fournissent un délai suffisant pour qu'un mélange combustible inflammable soit présent dans l'entrode (i) quand la deuxième étincelle s'y produit. Le résultat net est une combustion plus complète du combustible qui fournit une puissance accrue au piston du moteur avec une réduction correspondante du rejet de polluants dans l'atmosphère.
Le revêtement des pointes- d'électrode -avec une matière non conductrice résistant aux températures élevées prévient leur érosion chimique et électrique, grâce à quoi les électrodes peuvent être en métal bon marché. En outre, les dépôts de carbone formés sur les surfaces non conductrices s'enlèvent facilement et ne nécessitent pas le réajustement de l'écartement des électrodes comme c'est le cas lorsqu'on enlève la surface érodée des pointes des
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REVENDICATIONS
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caractérisée par le fait que l'entrode est défini par des isolants espacés.
Spark plug The present invention relates to spark plugs. It provides a spark plug the tips of which are covered with a non-conductive material and in which a space between the tips of non-conductive material constitutes the "entrode" allowing ignition of the combustible mixture. In some embodiments of the invention, the spark plug has electrodes constructed and arranged to produce multiple sparks on each ignition cycle of the spark plug.
In service, the electrodes of a spark plug are subjected to electrical and chemical erosion which not only limits the useful life of the spark plug, but also necessitates frequent cleaning of the electrode tips and frequent adjustment of their spacing. Various arrangements have been proposed to overcome this problem.
US Patent 2,391,455, issued December 25, 1945 to Franz R. Henzel, describes a spark plug whose electrodes are made of various metal compositions with high tensile strength and increased resistance to attack by gases at high temperature.
U.S. Patent 1,515,866, issued Nov. 18, 1924 to L.F. Martin, discloses metal coated spiked spark plug electrodes having high thermal conductivity and providing a stainless surface.
The arrangements heretofore proposed for solving the problem of spark plug electrode erosion provide different degrees of performance improvement as they aim to reduce the rate of erosion. However, they do not entirely solve the problem, as the ignition spark from the combustible mixture shoots directly between two metal surfaces or tips.
In a spark plug according to the present invention, the ends of the electrodes between which the spark is produced are embedded in a non-conductive material resistant to high temperatures, which prevents their electrical and chemical erosion and gives them a long service life.
The invention provides a spark plug having electrodes for connection to an ignition current source, these electrodes having spaced apart tips embedded in an electrically insulating material. An interruption in the insulator provides the entrance to ignite a combustible mixture. In particular embodiments of the invention, the candle comprises more
two point electrodes embedded in an insulating material, in order to provide several sparks during each ignition cycle of the spark plug.
The aforementioned advantages of the invention will appear in the description which follows with the aid of the accompanying drawings. It is understood that these drawings are purely illustrative and not limitative of the spirit and the scope of the invention.
In the drawings, where the same marks on the different views correspond to the same elements:
fig. 1 is a side elevational view of a single entry spark plug according to one embodiment of the present invention, some parts shown in section;
fig. 2 is a partial sectional view of a single-entry spark plug according to another embodiment of the invention;
fig. 3 is a bottom view of a double-entry candle according to another embodiment of the invention, certain parts being removed;
fig. 4 is a partial sectional view taken on line 4-4 of FIG. 3;
fig. 5 is an aprtial sectional view of a three-entry spark plug according to another embodiment of the present invention;
fig. 6 is a bottom view of a candle with two entrodes according to yet another embodiment of the invention; and
fig. 7 is a partial sectional view taken along line 7-7 of FIG. 5.
The spark plug shown in the figure comprises a core 10 of insulating material, a metal skirt 11 comprising a threaded portion 12, and a central electrode 13 terminating in a terminal 14 intended for connecting the spark plug to the ignition device of an engine. explosion. The core has a tapered end portion 15 spaced from the threaded portion of the skirt. In a conventional spark plug, the central electrode 13 has a bare tip protruding from part 15 of the core and a bare ground electrode 16, one end of which is welded to the threaded part 12 of the skirt and the other end of which is placed. at a certain distance from the exposed tip of the central electrode. The space between these two electrodes constitutes the normal interval in which is
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In the present invention, the tip of the center electrode is enclosed in a non-conductive coating 17. Likewise, all or most of the ground electrode; 6 is enclosed in a non-conductive coating 18. These non-conductive coatings can be produced by applying a ceramic paste or glass resistant to high temperatures to the tip of the electrodes. In both cases, the coating material is brought to a temperature high enough to melt with the electrodes. The two coatings are spaced so as to form an entrode (a). When a voltage of suitable magnitude is applied to the spark plug, a spark will fly between the center electrode 13 and the ground electrode 16 through the insulating coating 17, into the entode (a) and through the insulating coating 18.
The insulating coatings, which can be relatively thin, prevent chemical and electrical erosion of the electrode tips.
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of the insulating core of the spark plug and the ground electrode 21 is covered with a non-conductive coating 22. The interval (b) constitutes the entrode for the ignition of the combustible mixture.
Figs. 3 and 4 represent a double entry candle. Here, the conical part 15 of the core is extended by two cylindrical projections 24 and 25. The lower part of the central electrode 26 is off-center and its tip 27 is embedded in the projection 24. The neutral electrode is made of one piece. metal 28 embedded in protrusion 25. Ground electrode 29 is enclosed in a non-conductive coating 30. When the spark plug is energized, two sparks in series shoot out in the entrodes (c) and (d).
Fig. 5 shows a triple entry candle according to the present invention. In this embodiment, the conical part 15 of the core 10 comprises a helical groove 32 formed in its peripheral surface. A first generally helical neutral electrode 33 is placed in this helical groove and has a tip 34 placed at a distance of
the tip 35 of the central electrode, the tips 34 and 35 being respectively enclosed in non-conductive coatings 36 and 37. A second neutral electrode 38 is placed in the helical groove. One end of the neutral electrode 38 is placed at a certain distance from the end of the neutral electrode 33, while its other end is placed at a certain distance
of the ground electrode 39 welded to the threaded part 12 of the skirt of the spark plug. The parts of the neutral electrodes 33 and 38 which are placed in the helical groove are covered with ceramic paste, as shown in the marks
40 and 41, which dough is then cooked and immobilizes these electrodes on the support part 15 of the core. It will be noted that the ceramic paste extends a little beyond the ends close to the two neutral electrodes. More precisely, these ends of the neutral electrodes are entirely covered with ceramic but the ceramic is interrupted to form the gap (e). The end of the neutral electrode 38 which is close to the ground electrode 39 is also completely embedded in the ceramic. When an ignition voltage is applied
at the candle, three sparks in series shoot out in the intervals (f),
(e) and (g).
Figs. 6 and 7 show a candle with two entrodes according to another embodiment of the present invention. A neutral electrode 43 is embedded in a tubular element 44 made of ceramic or glass resistant to high temperatures, said element 44 comprising a radial arm 45 cemented in a diametrical slot made in the end of the core 46. The central electrode
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non-conductive 49. The ground electrode 50 is welded to the threaded part 12 of the skirt of the spark plug and its tip, enclosed in a coating.
51 non-conductive, is placed at a certain distance from the neutral electrode. In this particular embodiment, the two entrodes (h) and (i) are well apart from one another and are located on either side of the tubular element 44, which serves as a combustion deflector. When the spark plug is mounted on an internal combustion engine, the initial ignition of the compressed fuel mixture takes place in the entrode (h). Although these are milliseconds, it will take some time for combustion to occur in those areas of the combustible mixture that are far from the initial ignition point.
The spacing of the electrodes and the action of the deflector provide sufficient time for a flammable combustible mixture to be present in the entode (i) when the second spark occurs there. The net result is more complete combustion of the fuel which provides increased power to the engine piston with a corresponding reduction in the release of pollutants into the atmosphere.
Coating the electrode tips with a non-conductive, high temperature resistant material prevents their chemical and electrical erosion, whereby the electrodes can be inexpensive metal. In addition, carbon deposits formed on the non-conductive surfaces are easily removed and do not require readjustment of the electrode gap as is the case when removing the eroded surface from the tips of the electrodes.
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CLAIMS
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characterized by the fact that the entrode is defined by spaced insulators.