EP1526618A1 - Bougie d'allumage à effet de surface à étincelle dirigée - Google Patents
Bougie d'allumage à effet de surface à étincelle dirigée Download PDFInfo
- Publication number
- EP1526618A1 EP1526618A1 EP04300674A EP04300674A EP1526618A1 EP 1526618 A1 EP1526618 A1 EP 1526618A1 EP 04300674 A EP04300674 A EP 04300674A EP 04300674 A EP04300674 A EP 04300674A EP 1526618 A1 EP1526618 A1 EP 1526618A1
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- electrode
- sleeve
- spark plug
- spark
- lug
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 15
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 15
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 7
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 6
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 4
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 2
- 230000005686 electrostatic field Effects 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000009172 bursting Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- H01T13/52—Sparking plugs characterised by a discharge along a surface
Definitions
- the invention relates to a spark plug for a cylinder head internal combustion engine, intended in particular to equip a motor vehicle. It also relates to a breech provided of such a candle.
- the invention more particularly relates to a candle effect of surface, that is to say using the effects of amplification of the field in the vicinity of an insulating surface.
- Document FR-2,816,119 describes a surface effect candle to direct the spark radially relative to the axis of the candle which prevents the candle from obscuring part of the room with spark.
- FIG. 1 A model of surface candle described in this document is shown in Figure 1.
- the candle is shaped to present a symmetry of revolution around its longitudinal axis. She understands a cylindrical electrode 1 electrically connected to ground, which serves as metal base. This base surrounds a high voltage electrode 2 of cylindrical shape arranged in central position.
- the central electrode 2 is isolated from the base 1 via an insulating sleeve 3 of substantially cylindrical shape.
- the lower end of the sleeve 3 has a circular flange shape 4 of greater diameter than rest of the sleeve.
- the flange 4 cooperates on one of its sides with a counter electrode 5 in the form of a washer, which can be embedded in the sleeve, its opposite side having a surface 6 facing the combustion chamber.
- the extreme part of the central electrode 2 has a radially flared shape 7 which crowns the sleeve 3.
- the electrostatic field in the vicinity of surface 6 is then amplified by the counter electrode 5 connected to the ground electrode.
- This candle is called radial spark surface candle in the as the spark is created on the surface 6 of the insulation, according to a direction substantially perpendicular to the axis of the candle.
- flange-shaped part 4 of such a candle must have a low thickness to allow a good amplification of the field electrostatic on the surface of the insulation and a breakdown voltage low. This small thickness weakens it, which requires assembly accurate and low tolerance of machining parts to avoid the application of mechanical stresses on the collar.
- the aim of the invention is to overcome these disadvantages by proposing a surface effect candle having a structure for directing spark in at least one predetermined direction while having better mechanical strength of the insulation.
- the candle according to the invention may furthermore be manufactured at low cost with higher tolerances.
- the candle according to the invention is particularly well adapted to an integrated use in the cylinder head, without however limit.
- a first object of the invention relates to a candle ignition system for combustion engine cylinder head internal, having a central electrode surrounded by a sleeve insulation and a ground electrode surrounding the sleeve, said central electrode and said sleeve extending in one direction D, said sleeve ending on the side intended to be directed towards the cylinder head by a substantially flat end face along which a spark can propagate and which extends in a plane P crossed by the direction D, said candle being characterized in that the end of the central electrode protrudes from said end face of sleeve and is provided with at least one lug, each lug extending in a predetermined distinct direction E substantially parallel to the plane P, and in that it comprises at least one counter-electrode of elongate shape inserted in the insulating sleeve and connected to the ground, and one end of which is located substantially in line with a pin of the central electrode, so as to generate sufficient amplification of the electric field at the end of said pin to make
- said at least one lug is in contact with said end face of the sleeve to reduce tension bursting of the candle.
- the central electrode is connected to a terminal of positive polarity, so that's the ground electrode and not the insulator or the central electrode, which will wear out.
- This choice of polarity allows also significantly reduce the breakdown voltage.
- the electrode mass with a large volume compared to these, its wear will not affect the operation of the candle in the long run.
- said at least one counter-electrode is substantially bar-shaped or wire-shaped and / or substantially parallel to a lug. This configuration makes it easier to insertion into the sleeve of the candle while further reducing the stresses exerted by the counter-electrode on the sleeve surrounding.
- the portion of the sleeve bearing said face end is of asymmetrical shape and / or has a section of smaller dimensions relative to the rest of the sleeve. It is so possible to reduce the size of the candle, which allows the lodge more easily in cylinder heads with low volumes free.
- said at least one lug has a shape elongated tapered towards its end. Such a form allows create a peak effect that promotes spark formation at the end ergot and limiting the wear of the latter.
- the candle further comprises a metal base, said counter-electrode being shaped into the material which constitutes the pellet, and said at least one counterelectrode being in contact with, or partially embedded in, said material.
- the counter-electrode is directly conformed in the material constituting the breech of the internal combustion engine, and said at least one counter-electrode being in contact with, or partially embedded in, said material.
- Another object of the invention relates to a cylinder head for combustion of a motor vehicle, comprising at least one candle according to the invention, the geometry and / or the dimensions of the section of said end face of said at least one candle being selected in function of number and location of air injection lines and / or fuel present in the cylinder head.
- the cylinder head comprises at minus one spark plug according to the invention, and each spark plug is oriented so that the direction (E) of at least one lug is directed to the air / fuel mixture, so that the spark spreads following the direction (E).
- a candle 10 according to the invention is shown in FIGS. 3. It comprises a central electrode 11, on which will be applied a high voltage, surrounded by an insulating sleeve 12 consisting of a material whose dielectric coefficient is greater than one, for example ceramic.
- the electrode 11 and the sleeve 12 extend in a same privileged direction D.
- the sleeve 12 presents a symmetry of revolution whose axis is confused with the direction D.
- the sleeve has an end face 13 substantially flat, along which the spark can spread.
- This end face 13 extends in a plane P crossed by the direction D.
- This plane P is perpendicular to the plane of the sheet of Figures 2 and 3.
- the sleeve 12 presents an asymmetrically shaped portion 14.
- This asymmetrical portion is example obtained by making indentations 15 in the walls side of the candle.
- two indentations 15 are made, the section of the asymmetric portion 14 and the end face 13 having then substantially an acute triangle shape, the small side of the triangle being rounded ( Figures 5 to 7).
- the section then presents a surface more small as the rest of the sleeve.
- Such a reduction in the section of the sleeve has the advantage of reducing the bulk of the candle and to facilitate its insertion in a breech.
- the central electrode 11 has a cylindrical rod shape whose lower end has a lug 16 which protrudes from the face end 13 of the sleeve ( Figures 2 to 4).
- This lug 16 extends into a direction E secant direction D. It has a tapered shape towards its free end so as to limit its wear.
- the central electrode 11 is inserted into the sleeve, for example during of its manufacture, so that the lug 16 is pressed against the face end 13 of the sleeve and thus extends substantially in the same plan as this one. In the example, it is directed to the acute angle of the end face 13 in the form of a triangle ( Figures 5 to 7).
- the insulating sleeve 12 Near its end face 13, the insulating sleeve 12 has a counter-electrode 17, one end of which is located substantially perpendicular to the end of the lug 16, and the other end is connected to a ground electrode.
- the counter-electrode 17 extends over the entire periphery of the sleeve, contrary, it suffices that it occupies only a small volume of the sleeve, provided that its end is substantially in line with the end of ergot.
- the counter-electrode 17 has an elongated shape of small dimensions relative to the section of the sleeve. It is for example symmetrical, in the form of a cylindrical bar or wire of small diameter extending substantially parallel to the lug 16 at a distance d from the latter.
- the dimensions of the counter-electrode are chosen according to the size and in order to reduce the mechanical stresses and to improve the stability of the spark. Its diameter can vary from a few microns to a few millimeters.
- the distance d is not too high in order to limit the breakdown voltage, for example of the order of 1.5 to 2 mm for a breakdown voltage of the order of 18 kV under pressure.
- the counter-electrode 17 can be inserted into the sleeve 12 either during the manufacture thereof, for example by overmoulding in the material forming the sleeve, either after manufacture by piercing a orifice in the wall of the sleeve adapted to receive it. Constraints mechanics are then localized around the weak counter-electrode dimensions.
- the ground electrode is shaped in the material of the cylinder head 18 of the engine connected to the mass.
- a free portion of the counter-electrode 17, projecting from sleeve, is embedded in the metal forming the cylinder head ( Figure 3). This configuration is for example obtained by overmolding the candle in the metal.
- the electrode of mass can be shaped into a metal base overmolded on the candle, the counter-electrode 17 flush with the surface of the sleeve coming in contact with the base connected to the ground, or a protruding part of the counter-electrode being embedded in the metal of the base.
- FIG. 5 represents a cylinder head 18 of a combustion engine comprising two candles 10 according to the invention.
- the breech 18 is crossed by an air injection duct 19 and an injection duct of fuel 20 opening into the combustion chamber of the engine (not shown)
- Each candle 10 is placed in the breech 18 of so that the end face 13 of the sleeve 12 opens into the combustion chamber of the engine. This end face 13 can indifferently protrude slightly from the breech or be flush.
- the orientation of the candle in the breech is chosen so that the ergot 16 be directed to the air / fuel mixture jet.
- the ducts 19, 20 and the 10 candles are distributed around the rim of the breech, both ducts and two candles facing each other respectively.
- the spurs 16 respective candles are directed towards each other.
- This configuration is intended in particular, but not limited to, a small spark ignition engine, for which the ignition function is often difficult to solve because of fouling due to carburetion defects and oil lifts.
- surface effect candles have the advantage of allow the creation of spark even in case of fouling, the spark also having a tendency to clean the surface of the insulation on its passage by burning the deposits.
- each candle that is to say the shape of the asymmetrical portion 14 of the sleeve, is chosen from so that the material thicknesses between the candles 10 and the ducts 19, 20 are sufficient to ensure the robustness of the breech 18 while minimizing the space occupied by the footprint of the candle.
- the maximum electrostatic field is located in the space separates the ends of the pin 16 and the ground electrode 17, such that so that the spark can form at the end of the pin 16.
- presence of the spark changes the architecture of the field lines electrostatic so that it will move parallel to the against electrode 17 away from the pin 16, along the surface of the end face 13.
- the counter electrode 17 has a section sufficiently weak, the spark is stabilized in direction and in position in space, which allows him to occupy the same position in the combustion chamber at each ignition.
- the electrode 11 is connected to a terminal of positive polarity, so that when of the application of high voltage, this is the ground electrode 18 and not the central electrode 11 which wears.
- Figures 6 to 9 show examples of configuration of cylinder heads for engines having air injection ducts and fuel and candles according to the invention.
- the breeches are represented on the side of their face facing the chamber of combustion.
- Figure 6 shows a cylinder head with four valves per cylinder and five candles 10, intended, for example, for indirect injection of fuel.
- Two air injection ducts 19 and two ducts fuel injection 20 are distributed around the perimeter of the cylinder head, four candles 10 being placed between the four ducts near the periphery of the breech and a candle 10 being placed in the center of the cylinder head.
- the lugs 16 of the four peripheral candles are directed towards the center of the breech, while that of the central candle is directed to one of the peripheral candles.
- This configuration is particularly interesting to reduce the constraints adaptation of the compression ratio compared to rattling: the multi ignition provides five flame fronts that reach the area combustion chamber device faster than in the case of a simple central ignition.
- the central candle can possibly be removed, since peripheral ignition is generally sufficient.
- An example of a multi-ignition system that can be used is for example described in the document FR-2 792 374.
- the notches 15 of the end of the peripheral candles have a shape suitable for optimum use of the projected area of the chamber.
- the central candle can have a classic symmetry of revolution depending on the space available.
- FIG. 7 represents a breech 18 similar to that of FIG. 6, but further having a central injector 21 for injection direct fuel.
- the lug of the central candle is then directed towards the central injector 21.
- This central candle can also be suppressed for favorable adaptations of the jets of the injector 21.
- FIG. 8 shows a breech configuration 18 for a combustion chamber with three valves per cylinder and four candles ignition.
- Two air injection ducts 19 and an injection duct 20 are regularly distributed on the periphery of the cylinder head, three candles 10 being distributed between the ducts nearby the periphery of the breech, their lug 16 being directed towards the center of the breech, a fourth central candle with three pins directed to the three peripheral candles.
- the section of the face end of the candle has a shape adapted to the size, substantially in the shape of a triangle whose tips are directed as the lugs towards the peripheral candles.
- One, two or three counter electrodes 17 can then be provided as needed. This configuration can be used for a direct injection engine of fuel, it is favorable to small bores.
- the candle according to the invention can be advantageously used for a classic arrangement of central candle, for a room of four-valve combustion per cylinder, as shown in Figure 9.
- the cylinder head has two air injection ducts 19 and two fuel injection pipes 20, the spark plug 10 according to the invention being placed in the center of the breech.
- the end face of this last presents a four-pointed star-shaped section, each branch being directed between two injection ducts.
- the central electrode of the candle has four pins 16 each directed towards a tip of the end face.
- These four lugs may each be associated with a counter electrode 17, so that the spark bursts indifferently into one of the four directions, or one, two or three ground electrode (s) can be put in place to favor one, two or three direction (s) of propagation of the spark.
Landscapes
- Spark Plugs (AREA)
Abstract
L'invention concerne une bougie à effet de surface présentant une
structure permettant de diriger l'étincelle dans au moins une direction
prédéterminée tout en présentant une meilleure résistance mécanique
de l'isolant.
A cet effet, la bougie comprend une électrode centrale (11) dont
l'extrémité est pourvue d'au moins un ergot (16) s'étendant dans une
direction prédéterminée, et au moins une contre-électrode (17) de forme
allongée insérée dans le manchon isolant entourant l'électrode centrale
et reliée à la masse, et dont une extrémité est localisée sensiblement à
l'aplomb d'un ergot (16) de l'électrode centrale.
Description
L'invention concerne une bougie d'allumage pour une culasse de
moteur à combustion interne, destinée notamment à équiper un
véhicule automobile. Elle concerne également une culasse pourvue
d'une telle bougie.
L'invention concerne plus particulièrement une bougie à effet de
surface, c'est-à-dire utilisant les effets d'amplification du champ
électrique au voisinage d'une surface isolante.
Les propriétés des bougies à effet de surface sont connues pour
permettre d'obtenir des étincelles de grande longueur, supérieure à
3 mm, au lieu de moins de 1 mm dans le cas des bougies classiques.
La plupart des bougies à effet de surface présentent une symétrie
de révolution, tel que décrit par exemple dans le document FR-2 792
374. Toutefois, en raison de cette symétrie, l'étincelle prend naissance
aléatoirement n'importe où sur le pourtour de la bougie, ce qui présente
des inconvénients dans la rencontre entre le mélange carburé et
l'étincelle initiatrice de la combustion, la bougie elle-même masquant
une partie de la chambre de combustion à l'étincelle.
Le document FR-2 816 119 décrit une bougie à effet de surface
permettant d'orienter l'étincelle radialement par rapport à l'axe de la
bougie ce qui permet d'éviter que la bougie ne masque une partie de la
chambre à l'étincelle.
Un modèle de bougie de surface décrit dans ce document est
représenté sur la figure 1. La bougie est conformée pour présenter une
symétrie de révolution autour de son axe longitudinal. Elle comprend
une électrode cylindrique 1 reliée électriquement à la masse, qui sert de
culot métallique. Ce culot entoure une électrode haute tension 2 de
forme cylindrique disposée en position centrale. L'électrode centrale 2
est isolée du culot 1 par l'intermédiaire d'un manchon isolant 3 de
forme sensiblement cylindrique. L'extrémité inférieure du manchon 3
présente une forme de collerette circulaire 4 de diamètre supérieur au
reste du manchon. La collerette 4 coopère sur l'un de ses côtés avec une
contre électrode 5 en forme de rondelle, qui peut être encastrée dans le
manchon, son côté opposé présentant une surface 6 orientée vers la
chambre de combustion. La partie extrême de l'électrode centrale 2
présente une forme évasée radialement 7 qui chapeaute le manchon
isolant 3. Le champ électrostatique au voisinage de la surface 6 est
alors amplifié par la contre électrode 5 reliée à l'électrode de masse.
Cette bougie est appelée bougie de surface à étincelle radiale dans la
mesure où l'étincelle est créée sur la surface 6 de l'isolant, selon une
direction sensiblement perpendiculaire à l'axe de la bougie. Toutefois, la
partie en forme de collerette 4 d'une telle bougie doit présenter une
faible épaisseur pour permettre une bonne amplification du champ
électrostatique à la surface de l'isolant et une tension de claquage
faible. Cette faible épaisseur la fragilise, ce qui nécessite un montage
précis et une faible tolérance de l'usinage des pièces pour éviter
l'application de contraintes mécaniques sur la collerette. En raison de
cette fragilité, un montage de la bougie directement dans le culot ou la
culasse, lors de la fonderie de ces pièces, entraíne une rupture
fréquente de la collerette lors de la fabrication ou une fragilisation
pouvant entraíner la détérioration de la bougie ultérieurement. La durée
de vie de ces bougies une fois intégrées à la culasse est donc nettement
insuffisante. Il est en effet difficilement pensable d'avoir à changer la
culasse en raison d'une bougie défectueuse. Une telle bougie présente
également l'inconvénient de ne pouvoir diriger l'étincelle dans une
direction prédéterminée, celle-ci pouvant prendre naissance n'importe
où sur le pourtour de la bougie, et notamment dans une direction
opposée au mélange air/carburant.
L'invention vise à pallier ces inconvénients en proposant une
bougie à effet de surface présentant une structure permettant de diriger
l'étincelle dans au moins une direction prédéterminée tout en
présentant une meilleure résistance mécanique de l'isolant. La bougie
selon l'invention peut en outre être fabriquée à faible coût avec des
tolérances plus élevées. La bougie selon l'invention est particulièrement
bien adaptée à une utilisation intégrée à la culasse, sans toutefois s'y
limiter.
A cet effet, un premier objet de l'invention concerne une bougie
d'allumage à effet de surface pour culasse de moteur à combustion
interne, comportant une électrode centrale entourée d'un manchon
isolant et une électrode de masse entourant le manchon, ladite
électrode centrale et ledit manchon s'étendant dans une direction
privilégiée D, ledit manchon se terminant du côté destiné à être dirigé
vers la culasse par une face d'extrémité sensiblement plane le long de
laquelle une étincelle peut se propager et qui s'étend dans un plan P
traversé par la direction D, ladite bougie étant caractérisée en ce que
l'extrémité de l'électrode centrale fait saillie de ladite face d'extrémité du
manchon et est pourvue d'au moins un ergot, chaque ergot s'étendant
dans une direction distincte prédéterminée E sensiblement parallèle au
plan P, et en ce qu'elle comprend au moins une contre-électrode de
forme allongée insérée dans le manchon isolant et reliée à la masse, et
dont une extrémité est localisée sensiblement à l'aplomb d'un ergot de
l'électrode centrale, de manière à générer une amplification suffisante
du champ électrique au niveau de l'extrémité dudit ergot pour faire
jaillir et guider l'étincelle de ladite extrémité dudit ergot vers l'électrode
de masse lors de l'application d'une haute tension à l'électrode centrale.
Il est ainsi possible de diriger l'étincelle dans au moins une
direction souhaitée tout en renforçant la résistance mécanique du
manchon. Les contraintes sont en effet localisées autour de la contre-électrode
dans une petite partie du manchon dont la résistance
mécanique est ainsi augmentée et dont la durée de vie peut atteindre
celle du véhicule, permettant son intégration définitive à la culasse.
Dans une variante, ledit au moins un ergot est en contact avec
ladite face d'extrémité du manchon afin de réduire la tension
d'éclatement de la bougie.
Dans une variante, l'électrode centrale est reliée à une borne de
polarité positive, de sorte que c'est l'électrode de masse et non l'isolant
ou l'électrode centrale, qui va s'user. Ce choix de polarité permet
également de réduire sensiblement la tension de claquage. L'électrode
de masse présentant un volume important par rapport à ces derniers,
son usure n'affectera pas le fonctionnement de la bougie à long terme.
Dans une variante, ladite au moins une contre-électrode est
sensiblement en forme de barre ou de fil et/ou s'étend sensiblement
parallèlement à un ergot. Cette configuration permet de faciliter son
insertion dans le manchon de la bougie tout en réduisant encore les
contraintes exercées par la contre-électrode sur le manchon
environnant.
Dans une variante, la partie du manchon portant ladite face
d'extrémité est de forme asymétrique et/ou présente une section de
dimensions plus faibles relativement au reste du manchon. Il est ainsi
possible de réduire l'encombrement de la bougie, ce qui permet de la
loger plus facilement dans des culasses comportant de faibles volumes
libres.
Dans une variante, ledit au moins un ergot présente une forme
allongée effilée en direction de son extrémité. Une telle forme permet de
créer un effet de pointe favorisant la formation de l'étincelle à l'extrémité
de l'ergot et limitant l'usure de cette dernière.
Dans un mode de réalisation, la bougie comporte en outre un
culot métallique, ladite contre-électrode étant conformée dans la
matière qui constitue le culot, et ladite au moins une contre-électrode
étant en contact avec, ou partiellement noyée dans ladite matière. Cette
dernière variante permet d'améliorer le contact entre la contre-électrode
et l'électrode de masse.
Dans un autre mode de réalisation, la contre-électrode est
directement conformée dans la matière qui constitue la culasse du
moteur à combustion interne, et ladite au moins une contre-électrode
étant en contact avec, ou partiellement noyée dans ladite matière.
Un autre objet de l'invention concerne une culasse pour moteur à
combustion de véhicule automobile, comprenant au moins une bougie
selon l'invention, la géométrie et/ou les dimensions de la section de
ladite face d'extrémité de ladite au moins une bougie étant choisies en
fonction du nombre et de l'emplacement de conduites d'injection d'air
et/ou carburant présentes dans la culasse.
Dans un autre mode de réalisation, la culasse comprend au
moins une bougie selon l'invention, et chaque bougie d'allumage est
orientée de manière à ce que la direction (E) d'au moins un ergot soit
dirigée vers le mélange air/carburant, afin que l'étincelle se propage
suivant la direction (E).
L'invention est maintenant décrite en référence aux dessins
annexés, non limitatifs, dans lesquels :
- la figure 1 représente une vue en coupe axiale d'une bougie à effet de surface à étincelle radiale selon l'art antérieur ;
- la figure 2 représente une vue de face d'une bougie selon l'invention ;
- la figure 3 représente une vue en coupe axiale d'une bougie de la figure 2 dans une culasse de moteur;
- la figure 4 représente une vue en perspective d'une électrode centrale d'une bougie selon l'invention ;
- la figure 5 représente une vue en perspective d'une culasse de moteur comportant deux bougies selon l'invention.
- Les figures 6, à 9 représentent des vues de dessous de culasses de moteur comportant une ou plusieurs bougies selon l'invention.
Une bougie 10 selon l'invention est représentée sur les figures 2 et
3. Elle comporte une électrode centrale 11, sur laquelle sera appliquée
une haute tension, entourée d'un manchon isolant 12 constitué d'une
matière dont le coefficient diélectrique est supérieur à un, par exemple
de la céramique. L'électrode 11 et le manchon 12 s'étendent dans une
même direction privilégiée D.
Sur la majeure partie de sa longueur, le manchon 12 présente
une symétrie de révolution dont l'axe est confondu avec la direction D.
A son extrémité inférieure, le manchon comporte une face d'extrémité
13 sensiblement plane, le long de laquelle l'étincelle peut se propager.
Cette face d'extrémité 13 s'étend dans un plan P traversé par la
direction D. Ce plan P est perpendiculaire au plan de la feuille des
figures 2 et 3. Une fois la bougie insérée dans une culasse, ce plan est
confondu ou sensiblement parallèle avec le dessous de la culasse.
L'angle d'inclinaison entre le plan P et la direction D sera alors
déterminé en fonction de l'inclinaison de la bougie par rapport au
dessous de la culasse dans laquelle elle doit être insérée. Ainsi, pour
certaines culasses, le peu de place disponible au-dessus de la culasse
nécessite l'insertion inclinée de la bougie par rapport à l'axe de la
culasse, la face d'extrémité 13 étant placée sensiblement dans le
prolongement de la surface du dessous de la culasse.
A proximité de sa face d'extrémité 13, le manchon 12 présente
une partie de forme asymétrique 14. Cette partie asymétrique est par
exemple obtenue en réalisant des échancrures 15 dans les parois
latérales de la bougie. Dans le mode de réalisation des bougies
représenté figures 2, 3 et 5 à 7, deux échancrures 15 sont réalisées, la
section de la partie asymétrique 14 et la face d'extrémité 13 présentant
alors sensiblement une forme de triangle aigu, le petit côté du triangle
étant arrondi (figures 5 à 7). La section présente alors une surface plus
petite que le reste du manchon. Une telle réduction de la section du
manchon présente l'avantage de réduire l'encombrement de la bougie et
de faciliter son insertion dans une culasse.
L'électrode centrale 11 présente une forme de tige cylindrique
dont l'extrémité inférieure présente un ergot 16 qui fait saillie de la face
d'extrémité 13 du manchon (figures 2 à 4). Cet ergot 16 s'étend dans
une direction E sécante de la direction D. Il présente une forme effilée
en direction de son extrémité libre de manière à limiter son usure.
L'électrode centrale 11 est insérée dans le manchon, par exemple lors
de sa fabrication, de sorte que l'ergot 16 soit plaqué contre la face
d'extrémité 13 du manchon et s'étende ainsi sensiblement dans le
même plan que celle-ci. Dans l'exemple, il est dirigé vers l'angle aigu de
la face d'extrémité 13 en forme de triangle (figures 5 à 7).
A proximité de sa face d'extrémité 13, le manchon isolant 12
comporte une contre-électrode 17 dont une extrémité est localisée
sensiblement à l'aplomb de l'extrémité de l'ergot 16, et dont l'autre
extrémité est reliée à une électrode de masse. Ainsi, la position de
l'extrémité de cette électrode à l'aplomb de l'ergot permet la génération
de l'étincelle à l'extrémité de l'ergot. Il n'est dès lors pas nécessaire que
la contre-électrode 17 s'étende sur toute la périphérie du manchon, au
contraire, il suffit qu'elle n'occupe qu'un faible volume du manchon,
pourvu que son extrémité soit sensiblement à l'aplomb de l'extrémité de
l'ergot.
De préférence, afin de limiter les contraintes et de faciliter son
insertion dans le manchon, la contre-électrode 17 présente une forme
allongée de faibles dimensions par rapport à la section du manchon.
Elle est par exemple symétrique, en forme de barre cylindrique ou de fil
de faible diamètre s'étendant sensiblement parallèlement à l'ergot 16 à
une distance d de ce dernier. Les dimensions de la contre-électrode sont
choisies en fonction de l'encombrement et afin de réduire les
contraintes mécaniques et d'améliorer la stabilité de l'étincelle. Son
diamètre peut ainsi varier de quelques microns à quelques millimètres.
De préférence, la distance d n'est pas trop élevée afin de limiter la
tension de claquage, par exemple de l'ordre de 1,5 à 2 mm pour une
tension de claquage de l'ordre de 18kV sous pression.
La contre-électrode 17 peut être insérée dans le manchon 12 soit
pendant la fabrication de celui-ci, par exemple par surmoulage dans le
matériau formant le manchon, soit après la fabrication en perçant un
orifice dans la paroi du manchon apte à la recevoir. Les contraintes
mécaniques sont alors localisées autour de la contre-électrode de faibles
dimensions.
Il est dès lors possible de réduire considérablement les
dimensions de l'ergot 16 et de la contre-électrode 17, ce qui rend
possible la réduction des dimensions de la partie inférieure 14 du
manchon dont la forme peut désormais être choisie en fonction de la
structure de la culasse.
Dans les exemples représentés, l'électrode de masse est
conformée dans le matériau de la culasse 18 du moteur reliée à la
masse. Afin d'assurer un contact étroit entre la contre-électrode 17 et la
culasse 18, une partie libre de la contre-électrode 17, saillant du
manchon, est noyée dans le métal formant la culasse (figure 3). Cette
configuration est par exemple obtenue en surmoulant la bougie dans le
métal.
On peut toutefois envisager d'autres modes de réalisation :
l'extrémité de la contre-électrode 17, si elle présente une surface
suffisante, peut par exemple affleurer la surface latérale du manchon
12 de la bougie, et venir en contact avec la culasse.
Dans un autre mode de réalisation non représenté, l'électrode de
masse peut être conformée en un culot métallique surmoulé sur la
bougie, la contre-électrode 17 affleurant la surface du manchon venant
en contact avec le culot relié à la masse, ou bien, une partie saillante de
la contre-électrode étant noyée dans le métal du culot.
La figure 5 représente une culasse 18 de moteur à combustion
comportant deux bougies 10 selon l'invention. La culasse 18 est
traversée par un conduit d'injection d'air 19 et un conduit d'injection de
carburant 20 débouchant dans la chambre de combustion du moteur
(non représentée). Chaque bougie 10 est placée dans la culasse 18 de
sorte que la face d'extrémité 13 du manchon 12 débouche dans la
chambre de combustion du moteur. Cette face d'extrémité 13 peut
indifféremment faire saillie légèrement de la culasse ou être affleurante.
L'orientation de la bougie dans la culasse est choisie de sorte que l'ergot
16 soit dirigé vers le jet de mélange air/ carburant.
Dans l'exemple représenté figure 5, les conduits 19, 20 et les
bougies 10 sont répartis sur le pourtour de la culasse, les deux
conduits et les deux bougies se faisant face respectivement. Les ergots
16 respectifs des bougies sont dirigés l'un vers l'autre. Cette
configuration est destinée notamment, sans toutefois s'y limiter, à un
moteur de petite cylindrée à allumage commandé, pour lequel la
fonction allumage est souvent difficile à résoudre en raison de
l'encrassement dû aux défauts de carburation et aux remontées d'huile.
Les bougies à effets de surface présentent en effet l'avantage de
permettre la création d'étincelle même en cas d'encrassement, l'étincelle
ayant en outre tendance à nettoyer la surface de l'isolant sur son
passage en brûlant les dépôts.
La forme de la section de l'extrémité de chaque bougie, c'est-à-dire
la forme de la partie asymétrique 14 du manchon, est choisie de
manière à ce que les épaisseurs de matière entre les bougies 10 et les
conduits 19, 20 soient suffisantes pour assurer la robustesse de la
culasse 18 tout en minimisant l'espace occupé par l'empreinte de la
bougie.
Lors de l'application d'une haute tension à l'électrode centrale 11,
par l'intermédiaire d'un système d'allumage générateur de haute
tension, le champ électrostatique maximal se situe dans l'espace qui
sépare les extrémités de l'ergot 16 et de l'électrode de masse 17, de telle
sorte que l'étincelle peut se former à l'extrémité de l'ergot 16. La
présence de l'étincelle modifie l'architecture des lignes de champ
électrostatiques de telle sorte qu'elle va se déplacer parallèlement à la
contre-électrode 17 en s'éloignant de l'ergot 16, le long de la surface de
la face d'extrémité 13. Si la contre-électrode 17 présente une section
suffisamment faible, l'étincelle est stabilisée en direction et en position
dans l'espace, ce qui lui permet d'occuper la même position dans la
chambre de combustion à chaque allumage. De préférence, l'électrode
centrale 11 est reliée à une borne de polarité positive, de sorte que lors
de l'application de la haute tension, ce soit l'électrode de masse 18 et
non l'électrode centrale 11 qui s'use.
Les figures 6 à 9 représentent des exemples de configuration de
culasses pour moteur comportant des conduits d'injection d'air et de
carburant et des bougies selon l'invention. Les culasses sont
représentées du côté de leur face dirigée vers la chambre de
combustion.
La figure 6 représente une culasse à quatre soupapes par cylindre
et cinq bougies 10, destinée, par exemple, à une injection indirecte de
carburant. Deux conduits d'injection d'air 19 et deux conduits
d'injection de carburant 20 sont répartis sur le pourtour de la culasse,
quatre bougies 10 étant placées entre les quatre conduits à proximité de
la périphérie de la culasse et une bougie 10 étant placée au centre de la
culasse. Les ergots 16 des quatre bougies périphériques sont dirigés
vers le centre de la culasse, tandis que celui de la bougie centrale est
dirigé vers l'une des bougies périphériques. Cette configuration est
particulièrement intéressante pour faire reculer les contraintes
d'adaptation des taux de compression par rapport au cliquetis : le multi
allumage permet d'obtenir cinq fronts de flamme qui atteignent la zone
périphérique de la chambre de combustion plus rapidement que dans le
cas d'un simple allumage central. La bougie centrale peut
éventuellement être supprimée, l'allumage périphérique étant en général
suffisant. Un exemple de système multi allumage pouvant être utilisé
est par exemple décrit dans le document FR-2 792 374. Les
échancrures 15 de l'extrémité des bougies périphériques ont une forme
adaptée à une utilisation optimale de la surface projetée de la chambre.
La bougie centrale peut présenter une symétrie de révolution classique
en fonction de la place disponible.
La figure 7 représente une culasse 18 similaire à celle de la figure
6, mais présentant en outre un injecteur central 21 pour l'injection
directe de carburant. L'ergot de la bougie centrale est alors dirigé vers
l'injecteur central 21. Cette bougie centrale peut également être
supprimée pour des adaptations favorables des jets de l'injecteur 21.
La figure 8 représente une configuration de culasse 18 pour une
chambre de combustion à trois soupapes par cylindre et quatre bougies
d'allumage. Deux conduits d'injection d'air 19 et un conduit d'injection
de carburant 20 sont répartis régulièrement sur la périphérie de la
culasse, trois bougies 10 étant réparties entre les conduits à proximité
de la périphérie de la culasse, leur ergot 16 étant dirigé vers le centre de
la culasse, une quatrième bougie centrale comportant trois ergots
dirigés vers les trois bougies périphériques. La section de la face
d'extrémité de la bougie présente une forme adaptée à l'encombrement,
sensiblement en forme de triangle dont les pointes sont dirigées comme
les ergots vers les bougies périphériques. Une, deux ou trois contre-électrodes
17 peuvent alors être prévues selon les besoins. Cette
configuration peut être utilisée pour un moteur à injection directe de
carburant, elle est favorable aux petits alésages.
La bougie selon l'invention peut être avantageusement utilisée
pour une disposition classique de bougie centrale, pour une chambre de
combustion à quatre soupapes par cylindre, tel que représenté sur la
figure 9. La culasse présente deux conduits d'injection d'air 19 et deux
conduits d'injection de carburant 20, la bougie 10 selon l'invention
étant placée au centre de la culasse. La face d'extrémité de cette
dernière présente alors une section en forme d'étoile à quatre branches,
chaque branche étant dirigée entre deux conduits d'injection. Dans
l'exemple représenté, l'électrode centrale de la bougie présente quatre
ergots 16 dirigés chacun vers une pointe de la face d'extrémité. Ces
quatre ergots peuvent être chacun associés à une contre-électrode 17,
de sorte que l'étincelle éclate indifféremment dans l'une des quatre
directions, ou bien, une, deux ou trois électrode(s) de masse
peut(peuvent) être mise(s) en place pour privilégier une, deux ou trois
direction(s) de propagation de l'étincelle.
Bien entendu, d'autres configurations de bougies avec des
orientations différentes des ergots peuvent être envisagées en fonction
du moteur et de son environnement, afin de diriger l'étincelle au plus
près du mélange air/carburant.
Claims (10)
- Bougie d'allumage à effet de surface (10) pour culasse de moteur (18), comportant une électrode centrale (11) entourée d'un manchon isolant (12) et une électrode de masse (18) entourant le manchon, ladite électrode centrale et ledit manchon s'étendant dans une direction privilégiée (D), ledit manchon se terminant du côté destiné à être dirigé vers la culasse par une face d'extrémité (13) sensiblement plane le long de laquelle une étincelle peut se propager et qui s'étend dans un plan (P) traversé par la direction (D), caractérisée en ce que l'extrémité de ladite électrode centrale (11) fait saillie de ladite face d'extrémité du manchon et est pourvue d'au moins un ergot (16), chaque ergot (16) s'étendant dans une direction distincte prédéterminée (E) sensiblement parallèle au plan (P), et en ce qu'elle comprend au moins une contre-électrode (17) de forme allongée insérée dans le manchon isolant et reliée à la masse, et dont une extrémité est localisée sensiblement à l'aplomb d'un ergot (16) de l'électrode centrale, de manière à générer une amplification suffisante du champ électrique au niveau de l'extrémité dudit ergot pour faire jaillir et guider l'étincelle de ladite extrémité dudit ergot vers l'électrode de masse lors de l'application d'une haute tension à l'électrode centrale.
- Bougie d'allumage selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit au moins un ergot (16) est en contact avec ladite face d'extrémité (13) du manchon.
- Bougie d'allumage selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'électrode centrale (11) est reliée à une borne de polarité positive.
- Bougie d'allumage selon des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ladite au moins une contre-électrode (17) est sensiblement en forme de barre ou de fil et/ou s'étend sensiblement parallèlement à un ergot.
- Bougie d'allumage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la partie du manchon (14) portant ladite face d'extrémité (13) est de forme asymétrique et/ou présente une section de dimensions plus faibles relativement au reste du manchon.
- Bougie d'allumage selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ledit au moins un ergot (16) présente une forme allongée effilée en direction de son extrémité.
- Bougie d'allumage selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la contre-électrode (17) est directement conformée dans la matière qui constitue la culasse du moteur à combustion interne, et ladite au moins une contre-électrode (17) étant en contact avec, ou partiellement noyée dans ladite matière.
- Bougie d'allumage selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un culot métallique, ladite contre-électrode (17) étant conformée dans la matière qui constitue le culot, et ladite au moins une contre-électrode (17) étant en contact avec, ou partiellement noyée dans ladite matière.
- Culasse pour moteur à combustion de véhicule automobile, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une bougie (10) selon l'une des revendications 1 à 8, et en ce que la géométrie et/ou les dimensions de la section de ladite face d'extrémité (13) de ladite au moins une bougie sont choisies en fonction du nombre et de l'emplacement de conduites d'injection d'air (19) et/ou carburant (20) présentes dans la culasse.
- Culasse pour moteur à combustion de véhicule automobile, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une bougie (10) selon l'une des revendications 1 à 8, et en ce que chaque bougie d'allumage est orientée de manière à ce que la direction (E) d'au moins un ergot (16) soit dirigée vers le mélange air/carburant, afin que l'étincelle se propage suivant la direction (E).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0312478 | 2003-10-24 | ||
| FR0312478A FR2861509B1 (fr) | 2003-10-24 | 2003-10-24 | Bougie d'allumage a effet de surface a etincelle dirigee. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EP1526618A1 true EP1526618A1 (fr) | 2005-04-27 |
Family
ID=34385387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EP04300674A Withdrawn EP1526618A1 (fr) | 2003-10-24 | 2004-10-11 | Bougie d'allumage à effet de surface à étincelle dirigée |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1526618A1 (fr) |
| FR (1) | FR2861509B1 (fr) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102105677A (zh) * | 2008-06-05 | 2011-06-22 | 雷诺股份公司 | 对于内燃机火花塞的供电控制 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR712855A (fr) * | 1931-02-28 | 1931-10-14 | Perfectionnements aux bougies d'allumage | |
| US2734143A (en) * | 1956-02-07 | Sparking plugs for internal combustion | ||
| US2981860A (en) * | 1959-07-07 | 1961-04-25 | Globeunion Inc | Spark plugs |
| FR2792374A1 (fr) * | 1999-04-15 | 2000-10-20 | Renault | Dispositif d'allumage pour moteur a combustion interne et bougie d'allumage pour sa mise en oeuvre |
| FR2816119A1 (fr) * | 2000-10-27 | 2002-05-03 | Renault | Bougie a effet de surface a etincelle radiale |
-
2003
- 2003-10-24 FR FR0312478A patent/FR2861509B1/fr not_active Expired - Lifetime
-
2004
- 2004-10-11 EP EP04300674A patent/EP1526618A1/fr not_active Withdrawn
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2734143A (en) * | 1956-02-07 | Sparking plugs for internal combustion | ||
| FR712855A (fr) * | 1931-02-28 | 1931-10-14 | Perfectionnements aux bougies d'allumage | |
| US2981860A (en) * | 1959-07-07 | 1961-04-25 | Globeunion Inc | Spark plugs |
| FR2792374A1 (fr) * | 1999-04-15 | 2000-10-20 | Renault | Dispositif d'allumage pour moteur a combustion interne et bougie d'allumage pour sa mise en oeuvre |
| FR2816119A1 (fr) * | 2000-10-27 | 2002-05-03 | Renault | Bougie a effet de surface a etincelle radiale |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102105677A (zh) * | 2008-06-05 | 2011-06-22 | 雷诺股份公司 | 对于内燃机火花塞的供电控制 |
| CN102105677B (zh) * | 2008-06-05 | 2014-01-22 | 雷诺股份公司 | 对于内燃机火花塞的供电控制 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2861509B1 (fr) | 2006-03-03 |
| FR2861509A1 (fr) | 2005-04-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2649998C (fr) | Agencement d'une bougie du type a semi-conducteur dans une chambre de combustion de moteur a turbine a gaz | |
| EP2628220B1 (fr) | Prevention contre un court-circuit de la bougie rf | |
| FR2919965B1 (fr) | Bougie d'allumage a profileur d'ecoulements pour donner a un tourbillon transversal la forme d'ecoulements voulue dans une chambre de combustion | |
| FR2897479A1 (fr) | Bougie d'allumage pour moteur a combustion interne. | |
| FR2847731A1 (fr) | Bougie d'allumage et procede pour sa fabrication | |
| FR2884063A1 (fr) | Bougie d'allumage pour un moteur a combustion interne | |
| FR2877777A1 (fr) | Bougie d'allumage a duree de vie prolongee | |
| EP2210079B1 (fr) | Dispositif d'allumage par étincelle à capteur de combustion intégré | |
| EP1202411B1 (fr) | Bougie à effet de surface à étincelle radiale | |
| FR2862347A1 (fr) | Culasse de moteur a combustion interne et bougie d'allumage | |
| FR2606834A1 (fr) | Dispositif de chauffage pour collecteur d'admission de moteur a allumage par compression | |
| EP1594201B1 (fr) | Bougie d'allumage à effet de surface à étincelles multiples | |
| FR2886689A1 (fr) | Systeme et procede d'allumage d'un moteur a combustion interne et moteur a combustion interne | |
| FR2861509A1 (fr) | Bougie d'allumage a effet de surface a etincelle dirigee. | |
| EP1938430B1 (fr) | Bougie d'allumage pour le moteur a combustion interne d'un vehicule automobile | |
| FR2862445A1 (fr) | Bougie d'allumage possedant une pluralite d'electrodes centrales | |
| EP1662626B1 (fr) | Nouveau procédé de montage d'un ensemble bougie et bobine utilisant une transmission du couple de serrage par le corps de la bobine | |
| EP1897193B1 (fr) | Bougie d'allumage pour moteur a combustion interne | |
| FR2814288A1 (fr) | Dispositif d'allumage pour moteur a combustion interne | |
| FR2860351A1 (fr) | Bougie d'allumage a bout de metal precieux | |
| EP2559119B1 (fr) | Bougie d'allumage équipée de moyens de prévention des courts-circuits | |
| FR2824129A1 (fr) | Briquet a gaz piezo-electrique muni d'un ensemble formant buse | |
| FR2870569A1 (fr) | Dispositif injecteur de carburant pour moteur a combustion interne a allumage commande | |
| FR2792374A1 (fr) | Dispositif d'allumage pour moteur a combustion interne et bougie d'allumage pour sa mise en oeuvre | |
| EP4277051A1 (fr) | Bougie d'allumage pour moteur à allumage commandé |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
|
| AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR |
|
| AX | Request for extension of the european patent |
Extension state: AL HR LT LV MK |
|
| 17P | Request for examination filed |
Effective date: 20050909 |
|
| AKX | Designation fees paid |
Designated state(s): BE DE ES GB IT |
|
| 17Q | First examination report despatched |
Effective date: 20070226 |
|
| GRAP | Despatch of communication of intention to grant a patent |
Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1 |
|
| STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN |
|
| 18D | Application deemed to be withdrawn |
Effective date: 20071101 |