EP0071577A1 - Bougie d'allumage - Google Patents

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EP0071577A1
EP0071577A1 EP82810319A EP82810319A EP0071577A1 EP 0071577 A1 EP0071577 A1 EP 0071577A1 EP 82810319 A EP82810319 A EP 82810319A EP 82810319 A EP82810319 A EP 82810319A EP 0071577 A1 EP0071577 A1 EP 0071577A1
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EP
European Patent Office
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sleeve
base
metal
length
ceramic body
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Ceased
Application number
EP82810319A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-François Tromeur
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ESPADA ANSTALT
ESPADA ANSTALT UNIVERSAL MARKETING
Original Assignee
ESPADA ANSTALT
ESPADA ANSTALT UNIVERSAL MARKETING
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T21/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs
    • H01T21/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs of sparking plugs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/54—Sparking plugs having electrodes arranged in a partly-enclosed ignition chamber

Definitions

  • the ceramic insulator and the metal base are assembled by hot or cold crimping and the joint can be made according to different methods: sharp edges crushing on the ceramic, brass seal, powder stuffing, etc.
  • a leaking candle lets escape gas under compression, resulting in reduced efficiency, and can suck in air at the intake, resulting in abnormal combustion, occurring at higher temperatures and promoting formation of nitrogen oxides.
  • the contact surface between the ceramic and the base is, by the very nature of the assembly, very small, which does not promote the rapid evacuation of heat from the spout of the insulation.
  • the present invention aims to remedy these defects and it relates to a spark plug for internal combustion engines according to claim 1.
  • the candle shown comprises, like that shown in the cited patent, an insulating ceramic body 2, an axial central electrode 3 passing through this body 2, a metal base 4 having a thread 4a for fixing to an engine block, and a six- sides 4b to screw it on and to unscrew it.
  • This candle also has a metal capsule 5 fixed by electrical welding on the end of the base 4 opposite to that having the hexagon 4b.
  • This capsule thus fixed on the base delimits a pre-combustion chamber 6 which communicates with the outside by an axial opening 7 and, in this example, by three oblique lateral openings 8 of which only two are visible in the drawing.
  • This capsule 5 constitutes the ground electrode, while the active electrode is formed by the end 9 of the central electrode 3.
  • This end 9 protrudes from the spout 10 of the insulating body 2 and is located in the chamber 6.
  • a metal sleeve 11 ensures the watertight fixing of the base 4 to the insulating body 3.
  • the sleeve 11 comprises three parts: a first part lla which is fixed internally, by ceramic-metal brazing to the insulating ceramic body 2, a second part llb which is fixed externally, by metal-metal brazing, to base 4, and a third part llc, intermediate between the previous ones, lla, llb, which is distant from both the base 4 and the insulating ceramic body 2.
  • This intermediate part llc of the sleeve is thus free to deform under the effect of temperature variations undergone by the spark plug.
  • This difference in the thickness of the sleeve, between the part 11a, on the one hand, and the parts 11b and 11c, on the other hand, has the following additional function:
  • the rods are available. brazing 13 and 14 at the locations indicated in the drawing and the candle is passed through the oven to melt the metal of these rods, which then flows by gravity and capillarity, on the one hand between the part lla of the sleeve and the body 2, as regards the rods 13, and on the other hand between the part llb and the base 4, as regards the rods 14.
  • the vacuum existing between the part llc and the body 2 prevents the brazing metal rods 13 to flow by capillarity lower than the part lla.
  • the base is made of steel.
  • the metal-ceramic brazing rods can be made of a copper-silver alloy.
  • the sleeve 11 can be made of a stainless alloy sold under the brand Dilver. Since the capsule 5 must withstand high temperatures, it will advantageously be made of steel and subjected to a chromium carburizing treatment, for example a hard chromium plating treatment, which forms on the surface of the capsule a thin layer of chromium carbide, having very high hardness. This capsule can be subjected to any treatment allowing a very hard surface to be obtained which is resistant to acids and other corrosive agents.
  • the extension lld of the sleeve 11 protects the interior surface of the base from contact with corrosive gases which may occur in the pre-chamber 6.
  • the invention is not applicable only in the case of candles having a capsule such as 5, forming a pre-chamber of combustion, allowing the oxidizing mixture to be previously compressed there, ignited by the rotating spark forming between 9 and 5, creating a plasma which activates the combustion reaction in the main chamber of the cylinder.
  • the sealed mechanical connection between the base 4 and the insulating ceramic body 2, by means of the sleeve 11 described, can thus advantageously find its application in the case of a spark plug with non-circular mass electrode, for example. in the form of a hook, in the case of a multi-electrode candle, etc.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Spark Plugs (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

Bougie d'allumage dans laquelle une liaison mécanique étanche est assurée entre le culot métallique (4) et le corps céramique isolant (2) au moyen d'un manchon métallique (11) qui sur une première partie (11a) de sa longueur est fixé par brasage céramique-métal sur le corps céramique isolant (2). Sur une deuxième partie de sa longueur (11b), ce manchon est fixé par brasage au culot (4). Une troisième partie (11c) de la longueur de ce manchon (11), intermédiaire entre les deux autres (11a, 11b) est distante du corps céramique (2) et du culot. Ainsi cette troisième partie peut se déformer sous l'effet des variations de température et le manchon (11) forme joint de dilatation entre le culot (4) et le corps céramique (2), tout en assurant une bonne conduction thermique du culot (4) à ce corps (2).

Description

  • Dans toutes les bougies d'allumages actuellement dans le commerce, l'assemblage de l'isolant céramique et du culot métallique se fait par sertissage à chaud ou à froid et le joint peut être fait selon différentes méthodes : arrêtes vives s'écrasant sur la céramique, joint en laiton, bourrage de poudre, etc.
  • Ces constructions connues présentent le grave inconvénient de ne pas assurer de façon absolue l'étanchéité de la bougie. Cela s'explique facilement puisque le coefficient de dilatation linéaire de l'acier est cinq fois supérieur à celui de la céramique, entre 10 et 100 C; cette différence est encore supérieure pour les températures plus élevées, qui correspondent au fonctionnement normal des bougies.
  • Or, une bougie qui fuit laisse échapper du gaz à la compression, d'où baisse de rendement, et peut aspirer de l'air à l'admission, d'où une combustion anormale, se produisant à des températures plus élevées et favorisant la formation d'oxydes d'azote.
  • D'autre part, la surface de contact entre la céramique et le culot est, par la nature même de l'assemblage, très réduite, ce qui ne favorise pas l'évacuation rapide de la chaleur du bec de l'isolant.
  • Dans le brevet suisse no (D. no 4212/80) et dans les brevets correspondants d'autres pays, on a décrit une construction qui remédie partiellement à ces inconvénients, en fixant l'électrode métallique de la bougie au corps isolant et ce dernier au culot métallique, par une technique de brasage. Toutefois, dans ce brevet antérieur, la liaison entre le culot métallique et le corps isolant a lieu au moyen d'un manchon métallique qui est fixé sur ce corps par un brasage céramique-métal s'étendant sur la majeure partie de la longueur de ce manchon. Ceci présente un inconvénient du fait des sollicitations mécaniques importantes subies par le métal de ce manchon, en raison de la différence des coefficients de dilatation du métal et de la céramique et de l'impossibilité pour le manchon de se déformer sans se détacher de la céramique, au détriment de l'étanchéité.
  • La présente invention vise à remédier à ces défauts et elle a pour objet une bougie d'allumage pour moteurs à explosions conforme à la revendication 1.
  • La figure unique du dessin annexé représente, à titre d'exemple et à grande échelle, une forme d'exécution de la bougie d'allumage selon l'invention, moitié en vue extérieure et moitié en coupe axiale.
  • La bougie représentée comporte, comme celle représentée dans le brevet cité, un corps céramique isolant 2, une électrode centrale axiale 3 traversant ce corps 2, un culot métallique 4 présentant un filetage 4a pour sa fixation sur un bloc-moteur, et un six-pans 4b pour le visser sur le bloc-moteur et pour l'en dévisser. Cette bougie présente encore une capsule métallique 5 fixée par soudure électrique sur l'extrémité du culot 4 opposée à celle présentant le six-pans 4b. Cette capsule ainsi fixée sur le culot délimite une pré-chambre de combustion 6 qui communique avec l'extérieur par une ouverture axiale 7 et, dans cet exemple, par trois ouvertures latérales obliques 8 dont deux seulement sont visibles sur le dessin. Cette capsule 5 constitue l'électrode de masse, tandis que l'électrode active est formée par l'extrémité 9 de l'électrode centrale 3. Cette extrémité 9 dépasse du bec 10 du corps isolant 2 et se trouve dans la chambre 6. Un manchon métallique 11 assure la fixation étanche du culot 4 au corps isolant 3.
  • Jusqu'ici, la construction de la bougie est conforme à ce qui est décrit dans le brevet cité et son fonctionnement aussi. Mais la bougie représentée présente les caractères nouveaux suivants. Le manchon 11 comprend trois parties: une première partie lla qui est fixée intérieurement, par brasage céramique-métal au corps céramique isolant 2, une seconde partie llb qui est fixée extérieurement, par brasage métal-métal, au culot 4, et une troisième partie llc, intermédiaire entre les précédentes, lla, llb, qui est distante tant du culot 4 que du corps céramique isolant 2. Cette partie intermédiaire llc du manchon est ainsi libre de se déformer sous l'effet des variations de température subies par la bougie. Elle constitue donc un joint de dilatation entre le culot 4 et le corps 2 et assure ainsi le maintien d'un bon contact étanche entre lla et 2, d'une part, et entre llb et 4 d'autre-part, ce bon contact sur une surface importante assurant la soli- darisation du culot 4 et du corps 2, et une bonne conduction thermique entre ce culot 4 et le corps 2. Ce dernier présente en outre des ailettes de refroidissement pour évacuer la chaleur qui lui est ainsi transmise. On remarquera que non seulement la partie intermédiaire llc du manchon est distante du corps 2, mais aussi la partie llb. Ceci est obtenu par un décolletage intérieur du manchon 11 sur la longueur de ses parties llb et llc.
  • Cette différence d'épaisseur du manchon, entre la partie lla, d'une part, et les parties llb et llc, d'autre part, a la fonction supplémentaire suivante: Lors de la fabrication de la bougie représentée, on dispose des joncs de brasage 13 et 14 aux endroits indiqués sur le dessin et l'on fait passer la bougie au four pour faire fondre le métal de ces joncs, qui s'écoule alors par gravité et capillarité, d'une part entre la partie lla du manchon et le corps 2, pour ce qui est des joncs 13, et d'autre part entre la partie llb et le culot 4, pour ce qui est des joncs 14. Le vide existant entre la partie llc et le corps 2 empêche le métal de brasage des joncs 13 de s'écouler par capillarité plus bas que la partie lla. Simul- tanément à cette double opération de brasage, on fait les deux suivantes, pour assurer la fixation étanche de l'électrode cen- trale 3 à l'extrémité du corps 2 présentant les ailettes 12: On dispose des joncs de brasage 15 et 16 aux endroits indiqués sur le dessin. Lors du passage du four, ces joncs fondent et coulent par gravité et capillarité, assurant respectivement la fixation étanche de l'extrémité filetée 17 de l'électrode 3 à un capuchon 18, et la fixation étanche de ce capuchon au corps 2. L'étanchéité du trou intérieur du corps 2, où est logée l'électrode 3, est ainsi réalisée par brasage à l'endroit le plus froid de la bougie, ce qui évite d'avoir à prendre des précautions particulières pour tenir compte de la dilatation. Comme il est bien connu, c'est sur cette extrémité file- téè 17 que vient se fixer le conducteur d'amenée du courant produisant les étincelles entre 9 et 5.
  • En ce qui concerne les matières utilisées, on pourra prévoir ce qui suit, comme dans le brevet antérieur cité. Le culot est en acier. Les joncs de brasage métal-céramique peuvent être en un alliage cuivre-argent. Le manchon 11 peut être en un alliage inoxydable commercialisé sous la marque Dilver. La capsule 5 devant résister à des températures élevées, elle sera avantageusement en acier et soumise à un traitement de cémentation au chrome, par exemple un traitement de chromage dur, qui forme à la surface de la capsule une fine couche de carbure de chrome, ayant une très grande dureté. On pourra faire subir à cette capsule tout traitement permettant d'obtenir une surface très dure et résistante aux acides et autres agents corrosifs.
  • Le prolongement lld du manchon 11 protège la surface intérieure du culot du contact des gaz corrosifs pouvant se produire dans la pré-chambre 6.
  • L'invention n'est pas applicable uniquement au cas de bougies présentant une capsule telle que 5, formant une pré-chambre de combustion, permettant au mélange comburant d'y être préalablement comprimé, enflammé par l'étincelle tournante se formant entre 9 et 5, créant un plasma qui active la réaction de combustion dans la chambre principale du cylindre. La liaison mécanique étanche entre le culot 4 et le corps céramique isolant 2, au moyen du manchon 11 décrit, peut ainsi avantageusement trouver son application dans le cas d'une bougie à électrode de masse non circulaire, par ex. en forme de crochet, dans le cas d'une bougie à multi-électrodes, etc.

Claims (6)

1) Bougie d'allumage pour moteurs à explosions, du type dans lequel le culot métallique est fixé de façon étanche au corps céramique isolant par l'intermédiaire d'un manchon métallique (11) qui, sur une première partie de sa longueur (lla), est fixé au corps céramique isolant (2) par brasage céramique-métal, tandis qu'il est fixé, sur une seconde partie de sa longueur (llb), au culot métallique (4), caractérisée en ce qu'une troisième partie (llc) de la longueur de ce manchon (11), qui est intermédiaire entre les deux autres (lla, llb), est distante du corps céramique isolant (2) et du culot (4), pour permettre à cette troisième partie (llc) de se déformer sous l'effet des variations de température et de constituer un joint de dilatation entre le culot (4) et le corps céramique isolant (2) tOdt en assurant une bonne conduction thermique du culot à ce corps.
2) Bougie selon la revendication 1, caractérisée en ce que la seconde partie mentionnée du manchon est fixée au culot métallique par brasage.
3) Bougie selon la revendication 1, caractérisée en ce que la troisième partie mentionnée du manchon est plus mince que la première.
4) Bougie selon les revendications 2 et 3, caractérisée en ce que la seconde et la troisième partie mentionnées du manchon ont la même épaisseur de sorte que ce manchon soit distant du corps isolant céramique aussi sur la deuxième partie mentionnée de sa longueur.
5) Bougie selon la revendication 4, caractérisée en ce que le manchon est décolleté intérieurement sur la longueur de sa seconde et de sa troisième partie mentionnée.
6) Bougie selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'intérieur de la première partie (lla) du manchon (11) est brasé sur le corps isolant (2), tandis que l'extérieur de la seconde partie (llb) est brasé sur le culot (4).
EP82810319A 1981-07-30 1982-07-28 Bougie d'allumage Ceased EP0071577A1 (fr)

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