CH549884A - Bougie d'allumage. - Google Patents

Description

  
 



   La présente invention concerne une bougie d'allumage de mélanges combustibles solides ou liquides pulvérisés et mélangés à l'air ou à l'oxygène.



   En particulier l'allumage du mélange gazeux détonnant des moteurs à combustion interne deux et quatre temps dans les secteurs automobile, motocycle, nautique, industriel et aéronautique.



   Les dispositifs connus et couramment utilisés pour l'allumage des mélanges de combustible, d'air ou d'oxygène, par la décharge d'un courant haute tension entre les électrodes, et communément appelés bougies d'allumage, présentent essentiellement quatre   élé-    ments constituants: I'électrode centrale,   l'isolant,    le culot métallique et l'électrode de masse.



   L'électrode centrale est l'élément conducteur du courant haute tension qui est appliqué à la bougie. Le corps isolant a pour but d'assurer l'isolation du courant haute tension appliqué à l'électrode centrale. L'isolant muni de l'électrode centrale est assemblé au culot métallique fileté qui a un triple but: permettre de monter par vissage et serrage la bougie sur le moteur, assurer une masse de contact permettant la décharge de courant haute tension et assurer une dissipation calorifique dans la culasse du moteur où est appliqué un système de refroidissement. L'étincelle est provoquée par la décharge électrique de courant haute tension entre l'électrode centrale et une électrode reliée à la masse qui est appelée pour cette raison électrode de masse.



   L'isolant muni de son électrode centrale est assemblé au culot métallique par des procédés thermo-électriques et mécaniques de sertissage.



   Quelle que soit la valeur de la rigidité diélectrique de l'isolant, autrement dit son pouvoir d'isolation, il existe des points faibles   ou    l'épaisseur de l'isolant est insuffisante.



   Ceci est dû à l'encombrement des culots métalliques qui doivent respecter les dimensions normalisées des orifices filetés des moteurs.



   Après un certain temps de fonctionnement il arrive fréquemment que le pouvoir d'isolation soit insuffisant en ces points faibles et que le courant haute tension arrive à le percer. L'électrode centrale et le culot métallique se mettent alors en court-circuit au travers de l'isolant et la tension aux électrodes devient insuffisante pour produire un allumage correct. Cela entraîne des ratés d'allumage se traduisant par des pertes de puissance, des a-coups de fonctionnement, une consommation excessive et une pollution atmosphérique considérable.



   Les procédés   thermo-mécaniques    d'assemblage de l'isolant au culot, bien que simples et économiques, sont imparfaits, I'opération de sertissage sur joint interne ou sans joint, pouvant provoquer des fêlures ou des amorces de fêlures, ou même des cassures de l'isolant qui sont difficiles à déceler en cours de fabrication et dont les conséquences peuvent être graves lors de la montée en température sur le moteur. D'autre part ces procédés d'assemblage ne mettent en contact l'isolant et le culot métallique que sur des très faibles surfaces, le centrage de l'isolant dans le culot est très difficile   9    réaliser et le plus souvent le contact n'est pas direct; c'est pourquoi la dissipation calorifique n'est jamais optimale.



   Les bougies d'allumage doivent assurer une dissipation calorifique suffisante pour éviter le phénomène de pré-allumage provoqué par une surchauffe de la bougie, mais également garder une température assez élevée pour brûler les dépôts carbonés qui ont tendance à se former sur le bec de l'isolant à bas régime du moteur.



   Satisfaire à cette double exigence oblige les constructeurs de bougies à produire une vaste gamme de types de bougies en fonction des caractéristiques des moteurs existants sur le marché, ce qui pose bien des problèmes de production et de distribution.



  Toutefois, aussi complète que soit la gamme, la bougie conventionnelle n'est jamais qu'un compromis entre l'utilisation citadine et l'utilisation routière, ce qui a pour conséquence, dans certaines conditions extrêmes, une usure trop rapide ou un encrassement excessif des bougies, entraînant des ratés d'allumage qui accrois
 sent de façon anormale la consommation et la pollution atmo
 sphérique.



   Afin de pallier ces divers et graves défauts. il est nécessaire:
   d'éliminer    les points faibles de l'isolant au passage du courant haute tension et   d'accroitre    sa rigidité diélectrique;
   d'assurer    un centrage correct de l'isolant:    de de trouver un procédé d'assemblage qui élimine le risque    de fêlure ou de cassure de l'isolant:

  :
   de    trouver un mode d'assemblage entre l'isolant et la par
 tie métallique qui permette un bon échange calorifique au niveau de l'interface;
   d'assurer    un meilleur allumage à partir des électrodes pour provoquer une meilleure diffusion de cet allumage et une meilleure combustion;
   de    bien résister à l'encrassement et au pré-allumage, d'as
 surer une bonne résistance à la surchauffe, d'accroître l'élasticité
 thermique et par conséquent la plage d'utilisation, quelles que soient les conditions d'utilisation et les caractéristiques du moteur, la bougie devant se comporter comme une bougie chaude a bas régime et comme une bougie froide à haut régime;
   d'offrir    une meilleure résistance à l'usure. accroître la longévité;

  ;    de de trouver un mode de réalisation qui puisse se monter    sur tous les moteurs avec le minimum d'adaptation.



   La bougie objet de l'invention vise à obtenir toutes ces caractéristiques. A cet effet. elle est caractérisée en ce qu'elle comporte une électrode métallique centrale, une électrode métallique de masse, isolées électriquement par un corps isolant les reliant au moyen d'au moins un interface soudé, la partie inférieure de la bougie d'allumage, disposée dans la chambre de combustion, forme une chambre de turbulence dont la paroi latérale est percée d'au moins un trou formant tuyère.



   Selon une première réalisation de l'invention, pour les bougies dont le filetage est de 18 mm, le corps isolant constitue la quasitotalité de la bougie. Seules sont rapportées l'électrode centrale et l'électrode de masse, la liaison entre le corps isolant et les élection sur l'isolant.



   La partie du dispositif d'allumage située dans la chambre de combustion du moteur définit entre les électrodes une chambre de turbulence.



   Une deuxième réalisation selon l'invention s'applique au cas des bougies dont le diamètre de filetage est de 14 mm. La résistance du corps isolant au couple de serrage sur le bloc moteur est à peine suffisante dans le cadre de la technologie actuelle (de l'ordre de 3 mkg).



   Pour pallier cet inconvénient, une partie métallique portant le filetage et l'électrode de masse. est rapportée par brasage sur le corps isolant.



   Une troisième réalisation selon l'invention, toujours dans le cas où l'isolant n'est pas assez résistant pour supporter le couple de serrage, la partie métallique filetée portant l'électrode de masse est rapportée et assemblée par frettage sur le corps isolant.

 

   D'autres avantages de la présente invention seront mieux compris à la lecture de la description qui suit, faite en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples et dans lesquels:
 La fig. I représente un dispositif d'allumage dans lequel le corps isolant comprend la partie filetée servant a la fixation sur le moteur.



   La fig. 2 représente un dispositif d'allumage où la partie filetée est métallique et reliée au corps isolant par brasage.



   La fig. 3 représente une variante d'exécution dans laquelle la partie filetée est reliée au corps isolant par frettage.



   La fig. 4 représente une variante d'exécution d'électrode de masse.



   La fig. 5 représente l'électrode de masse de la fig. 4 vue en bout.



   Les fig. 6 et 7 représentent un mode d'exécution de l'électrode centrale.  



   Tel qu'il est représenté sur la fig. 1, le dispositif d'allumage comporte le corps isolant I, muni de l'hexagone de serrage 2, lequel peut être rapporté sous forme d'une chemise métallique frettée 3, le filetage 4 assurant le serrage sur le bloc moteur,   I'élec-    trode annulaire de masse 5, les trous 6 formant les tuyères de la chambre de turbulence 7, I'électrode centrale 8 pouvant être réalisée d'une seule pièce portant une tête épaulée, ou bien munie d'une partie active rapportée 9, centrée et soudée sur la tige 8, laquelle se termine en cône 10 à l'autre extrémité. Le cône 10 reçoit l'embout fileté   1 1    assurant la connexion haute tension, celui-ci comporte une collerette 12 soudée sur l'extrémité du corps isolant préalablement métallisé.



   Dans le cas où la matière de l'embout n'est pas compatible pour obtenir une soudure convenable, une rondelle mince 13, est interposée entre le corps isolant et la collerette 12. Le brasage s'effectue à plat entre les faces d'appui après emmanchement de l'embout 11 et soudure sur l'extrémité 10 de la tige 8 de l'électrode.



   La zone 14 est métallisée de façon à assurer superficiellement la conduction électrique entre l'électrode de masse négative 5 et la masse du bloc moteur sur lequel est vissée la bougie. L'électrode de masse 5 est brasée grâce à l'apport préalable de métal sur le corps de l'isolant.



   L'électrode centrale peut également être assemblée selon les techniques habituelles.



   Ce mode de réalisation permet d'obtenir une bougie particulièrement homogène, douée d'une grande élasticité thermique, d'un pouvoir de dissipation calorifique optimal sans point d'isolation faible du fait des dimensions importantes du corps isolant.



  Cette particularité permet d'accepter des tensions électriques nettement plus élevées sans risque de court-circuit à travers l'isolant. La forme et la continuité de la tige 8 de l'électrode centrale autorise une excellente conduction électrique et thermique.



  L'étanchéité de la liaison de la collerette 12 de l'embout 11 est d'autant meilleure que le brasage est situé à l'endroit le plus froid de la bougie. Ce type d'électrode est plus simple   9    réaliser et à mettre en place.



   Le choix de la forme annulaire continue pour la partie de l'électrode de masse 5 disposée en regard de l'électrode centrale 9 permet d'accroître la résistance à l'usure en éliminant la possibilité de formation des points chauds comme c'est le cas dans les bougies traditionnelles. En effet, avec ce type d'électrode, I'arc électrique est en perpétuelle rotation sur une surface importante coopérant avec une électrode centrale dont le diamètre de l'épaulement est nettement plus important que celui des bougies conventionnelles, cela principalement du fait que la mise en place s'effectue à l'inverse des procédés habituels de montage. Avec une partie rapportée 9 en métal à haute résistance, I'usure est encore moindre et cela pour un faible coût supplémentaire lié au très faible volume de la partie rapportée.

  Grâce à ce mode de montage, on est maître de la dimension que   l'on    veut donner à cette électrode et non plus tributaire du diamètre possible de 4 mm maximum, compte tenu des possibilités d'encombrement laissées par les normes dimensionnelles des culots de bougies.



   D'autre part les bougies traditionnelles sont réalisées selon des procédés qui permettent difficilement d'obtenir un résultat comparable du fait de la nécessité de centrer convenablement les deux
 électrodes l'une par rapport à l'autre, la cuisson provoquant des
 déformations de l'isolant.



   La qualité de l'allumage, quelles que soient les conditions
 d'utilisation ou le type de moteur, la résistance à l'encrassement et
 à la surchauffe sont obtenues grâce à la chambre de turbulence
 réalisée entre le bec de l'isolant et la paroi interne de l'extrémité
 de la bougie coopérant avec l'espace laminaire cylindrique ou co
 nique existant entre l'ouverture de l'électrode de masse et la partie
 externe en regard de l'électrode centrale, les trous 6 faisant office
 de tuyère.



   Cette disposition provoque une ventilation forcée à travers ces tuyères, assurant le refroidissement et le nettoyage par une violente turbulence des gaz qui se manifeste aussi bien à l'admission qu'à l'échappement.



   L'effet de dissipation calorifique est aussi bon que dans le cas de la fig. 2 car la partie filetée vissée sur le moteur est réalisée en métal 15, ce qui constitue un excellent radiateur pour dissiper la chaleur dans le bloc moteur.



   Cette seconde réalisation comporte une forme modifiée 16 du corps isolant dans laquelle un centrage 17 reçoit la partie métallique 15, laquelle est disposée en butée sur l'épaulement 18 du corps isolant 16. Cette partie métallique peut être munie d'une électrode annulaire de masse 19, rapportée ou non. On retrouve une chambre de turbulence 7 et l'électrode centrale qui peut être exécutée en un seul morceau 20 en matériau préférablement à haute résistance jusqu'à l'extrémité conique 21, laquelle s'engage dans un logement approprié de la tige de conduction 22, sur laquelle elle est emmanchée et soudée, la tige 21 se terminant par un épaulement 23 dégageant un cône 10 identique à celui de   l'élec-    trode de la fig. 1.



   La liaison entre la partie métallique 15 et le corps isolant 16 est assurée par une soudure après métallisation préalable du corps isolant. Dans le cas où la qualité du métal ne permet pas directement d'exécuter une bonne soudure, acier normal de décolletage par exemple, on intercale une rondelle 24 représentée partiellement et prise dans un acier spécial allié, permettant d'effectuer une double brasure à plat entre l'acier et la rondelle et entre la rondelle et le corps isolant métallisé.



   La surface de contact de l'épaulement 18, entre la partie métallique et l'isolant, est importante, ce qui est indispensable pour améliorer la capacité de dissipation calorifique vers le dispositif de refroidissement du moteur.



   Plus de 90% de la dissipation de chaleur de la bougie sont transférés au bloc moteur par la partie filetée en contact direct.



  L'assemblage par métallisation et soudure apporte une amélioration très importante par rapport au montage traditionnel qui s'effectue généralement par écrasement sur une rondelle de métal ou directement sur une très faible surface.



   C'est grâce à la qualité du centrage que   l'on    peut utiliser convenablement une électrode annulaire.



   Dans cette réalisation, les dimensions de la partie métallique rapportée permettent de conserver au corps isolant une dimension suffisante pour éviter les points faibles des réalisations conventionnelles. La distance entre la face d'appui 25 sur le bloc moteur et l'épaulement 18 où se situe l'interface isolant/métal reste relativement faible, même dans le cas de montage dit à culot court, pour permettre le maximum de dissipation thermique.



   L'hexagone standard servant au serrage reste ménagé sur le corps isolant.



   La fig. 3 représente une variante de la fig. 2 dans laquelle la partie métallique rapportée 26 comportant le filetage de fixation 27 et l'électrode de masse incorporée, est reliée au corps isolant 28 par frettage sur la portée 29 de longueur 30. Cette chemise métallique est réalisée dans un alliage dont le coefficient de dilatation est inférieur à celui du corps isolant.



   L'assemblage est réalisé selon les techniques connues de frettage. La surface de contact de la portée 29 est importante et présente une étanchéité et une dissipation calorifique excellente.

 

   Les fig. 4 et 5 représentent une variante de forme de l'électrode de masse 31 rapportée sur le corps isolant 32, lequel est métallisé comme sur la fig. 1 pour permettre le brasage de l'électrode 31 et la conductibilité électrique vers la masse du moteur.



   La paroi interne de l'électrode de masse définit la chambre de turbulence 7 en coopération avec le bec de l'isolant 34. Ladite pa
 roi est percée de 3 trous 6 formant tuyère. On voit bien sur la fig. 5 la forme annulaire de l'électrode 31 et l'espace laminaire circulaire 33 entre les deux électrodes.



   Les fig. 6 et 7 montrent un exemple de forme de l'extrémité rapportée de l'électrode centrale dont la partie épaulée 35 présente une forme dentelée. 

Claims (1)

1. REVENDICATION

   Bougie d'allumage, notamment pour moteur à explosion, ca ractérisée en ce qu'elle comporte une électrode métallique centrale, une électrode métallique de masse, isolées électriquement par un corps isolant les reliants au moyen d'au moins un interface soudé, la partie inférieure de la bougie d'allumage, disposée dans la chambre de combustion, forme une chambre de turbulence dont la paroi latérale est percée d'au moins un trou formant tuyère.

   SOUS-REVENDICATIONS Bougie d'allumage selon la revendication, caractérisée en ce qu'elle est essentiellement constituée par un corps isolant sur lequel est rapportée une électrode de masse annulaire, brasée après métallisation préalable sur le corps isolant.

   2. Bougie d'allumage selon la revendication, caractérisée en ce que la zone comprenant la partie filetée du corps isolant jusqu'à l'électrode de masse est rendue conductrice de l'électricité par une métallisation.

   3. Bougie d'allumage selon la revendication, caractérisée en ce que la partie comprenant le filetage et l'électrode de masse est réalisée en métal.

   4. Bougie d'allumage selon la sous-revendication 3, caractérisée en ce que la partie métallique est centrée sur une portée du corps isolant et disposée en butée contre un épaulement de surface importante dudit corps isolant, la liaison étant réalisée par brasure après métallisation préalable de l'interface.

   5. Bougie d'allumage selon les sous-revendictions 3 et 4, caractérisée en ce que la partie métallique filetée comporte l'électrode annulaire.

   6. Bougie d'allumage selon les sous-revendications 3 et 4, caractérisée en ce que l'électrode annulaire est brasée.

   7. Bougie d'allumage selon les sous-revendications 3 et 4, caracténsée en ce que l'électrode annulaire est sertie.

   8. Bougie d'allumage selon les sous-revendications 3,5,6 et 7, caractérisée en ce que la partie métallique comportant le filetage et l'électrode de masse est rapportée et assemblée par frettage sur une portée du corps isolant.

   9. Bougie d'allumage selon la sous-revendication 4, caractérisée en ce qu'une rondelle métallique mince est interposée entre le corps isolant et la partie métallique, ladite rondelle étant en matériau convenable pour assurer la brasure à la fois sur la partie préalablement métallisée du corps isolant et sur la partie métallique.

   10. Bougie d'allumage selon les revendications I et 2, caractérisée en ce que l'hexagone de serrage est une chemise métallique rapportée frettée.

   Il. Bougie d'allumage selon l'une quelconque des sous-revendications I à 10, caractérisée en ce que l'électrode centrale est une tige métallique conductrice de l'électricité. mise en place par l'ex trémité côté électrode de masse et dont la partie active épaulée est disposée en appui sur l'extrémité du bec de l'isolant, L'autre extrémité est emmanchée et brasée dans un embout assurant la connexion haute tension.

   12. Bougie d'allumage selon la sous-revendication 11, caractérisée en ce que l'embout assurant la connexion haute tension est porteur d'une collerette brasée sur l'extrémité du corps isolant après métallisation préalable de celui-ci.

   13. Bougie d'allumage selon les sous-revendications I et 2, ca ractérisée en ce que la partie inférieure interne du corps isolant constitue la paroi latérale de la chambre de turbulence.

   14. Bougie d'allumage selon la sous-revendication 1, caractérisée en ce que la partie interne de l'électrode de masse annulaire rapportée brasée constitue la paroi latérale de la chambre de turbulence.

   15. Bougie d'allumage selon la sous-revendication 11, caractérisée en ce que la partie épaulée de l'électrode centrale en appui sur le bec de l'isolant est dentelée.