EP4277051A1 - Bougie d'allumage pour moteur à allumage commandé - Google Patents

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Publication number
EP4277051A1
EP4277051A1 EP23172353.7A EP23172353A EP4277051A1 EP 4277051 A1 EP4277051 A1 EP 4277051A1 EP 23172353 A EP23172353 A EP 23172353A EP 4277051 A1 EP4277051 A1 EP 4277051A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrode
spark plug
chamber
primary
spark
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.)
Pending
Application number
EP23172353.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Antonio GENCARELLI
Thierry Prunier
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.)
Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renault SAS filed Critical Renault SAS
Publication of EP4277051A1 publication Critical patent/EP4277051A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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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
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/54—Sparking plugs having electrodes arranged in a partly-enclosed ignition chamber
    • 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
    • H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
    • H01T13/22—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation having two or more electrodes embedded in insulation
    • 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
    • H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
    • H01T13/32—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation characterised by features of the earthed electrode
    • 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
    • H01T13/46—Sparking plugs having two or more spark gaps
    • H01T13/462—Sparking plugs having two or more spark gaps in series connection
    • 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
    • H01T13/46—Sparking plugs having two or more spark gaps
    • H01T13/467—Sparking plugs having two or more spark gaps in parallel connection

Definitions

  • the invention relates to a spark plug for a spark-ignition engine as well as a spark-ignition system and a spark-ignition engine cylinder head comprising such a spark plug.
  • the invention further relates to an engine equipped with at least one of said spark plug, said ignition system and/or said cylinder head and a method of operating such an engine.
  • the invention finally relates to a vehicle comprising such an engine.
  • pre-chamber candles makes it possible to reduce such a knocking phenomenon.
  • This type of candle used on stationary gas engines and on Formula 1 engines, advantageously makes it possible to obtain faster combustion of the fuel than with a standard candle, thus pushing back, with equal volume of combustion chamber, the the appearance of clicking noises.
  • Known pre-chamber spark plugs have the disadvantage of being less efficient than standard spark plugs in certain conditions of use of an engine. of so-called private vehicles, such as cold engine starting or post-treatment heating phases.
  • the invention fits into this context and aims to provide a spark plug for a spark ignition engine remedying the above drawbacks.
  • the invention aims to propose a compact spark plug for a spark-ignition engine which makes it possible to increase the volumetric ratio of the engine while limiting the knocking phenomenon and which is adapted to the conditions of use of an engine. of a private vehicle by controlling the space generated by the arrangement of the spark plug.
  • the spark plug may comprise an electrically conductive end member, connected to the base and configured to delimit at least in part the prechamber, the end member comprising the at least one opening and the plurality of orifices.
  • the end portion of the body can surround, along the direction defined by the main axis, at least one segment of the at least one secondary electrode extending in the prechamber and facing the edges of the opening of the pre-chamber.
  • the insulating element can be held along the direction defined by the main axis via at least one fixing element.
  • the invention also relates to a spark ignition system comprising an ignition control unit, a spark plug according to the invention, a first high voltage electrical circuit, configured to be connected to the at least one primary electrode and a second high voltage electrical circuit configured to be connected to the at least one secondary electrode.
  • the invention also extends to a spark ignition engine comprising a cylinder head and/or at least one spark plug according to the invention.
  • the invention can, furthermore, extend to a motor vehicle comprising a spark-ignition engine and/or a spark-ignition system and/or a cylinder head and/or at least one spark plug as explained above.
  • FIG. 1 schematically illustrates an exemplary embodiment of a motor vehicle 1 according to the invention.
  • the vehicle 1 can be of any type, for example, a private vehicle, a utility vehicle, a truck or a bus.
  • the vehicle 1 considered may be a connected and/or autonomous vehicle.
  • the automobile vehicle 1 is in particular equipped with a spark ignition engine 2 according to the invention.
  • Engine 2 with spark ignition is a gasoline thermal engine of any type.
  • the vehicle 1 can, in addition, be equipped with a controlled ignition system 3 comprising an ignition control unit 4, at least one spark plug 5 according to the invention, a first high voltage electrical circuit 6, configured to supply electrical energy to at least one electrode of said candle and a second high voltage electrical circuit 7, distinct from the first, configured to supply electrical energy to at least one separate electrode.
  • a controlled ignition system 3 comprising an ignition control unit 4, at least one spark plug 5 according to the invention, a first high voltage electrical circuit 6, configured to supply electrical energy to at least one electrode of said candle and a second high voltage electrical circuit 7, distinct from the first, configured to supply electrical energy to at least one separate electrode.
  • the spark ignition engine 2 in particular a cylinder head 8 equipped with at least one spark plug 5 according to the invention.
  • FIG. 1 to 6 illustrate different variants of different embodiments of a spark plug 5 for a spark ignition engine 2 according to the invention.
  • the terms “first”, “second”, “primary”, “secondary” are intended to distinguish similar components and not to define a hierarchy within the object.
  • the spark plug 5 comprises at least one electrically insulating body 9, an electrically conductive base 10, at least one primary electrode 11 and at least one secondary electrode 12.
  • the spark plug 5 comprises at least one electrically insulating body 9, an electrically conductive base 10, at least one primary electrode 11 and at least one secondary electrode 12.
  • two primary electrodes 11 and a single secondary electrode 12 are shown which is in the central position.
  • the body 9 has an elongated shape, in particular extending along a main axis 100 of extension defining a longitudinal direction of the spark plug 5.
  • the body 9 has, along the longitudinal direction, end portions opposites qualified as “upper” and “lower” by their positioning within the spark plug when the latter is arranged within an engine 2.
  • the body thus comprises an upper portion, at the level of which the connection electrical of the spark plug 5 can be produced in a conventional manner, and a lower, opposite portion configured to extend into, or around, a combustion chamber 13 of the engine.
  • the body 9 is made of an electrically insulating material, such as ceramic, in particular alumina-based ceramic.
  • the base 10 is made of an electrically conductive material, in particular a metallic material.
  • the base 10 comprises one or more wall(s) and has a hollow shape configured to at least partially surround the body 9 of the spark plug 5. In other words, the base 10 delimits a volume capable of receiving the electrically insulating body 9 .
  • the base 10 has a shape that is at least partly cylindrical, or substantially cylindrical, and which is hollow.
  • the base 10 and the body 9 extend along the same axis, here the main axis 100.
  • the base 10 and the body 9 are centered on such an axis.
  • the base 10 partially covers the body 9.
  • the base 10 covers at least the lower portion of the body 9.
  • the base 10 covers at least half of a dimension, in particular of a defined length along the main axis 100, of the body 9 defined along the main axis 100. At the level of the other half of such a dimension, the body 9 is apparent.
  • the base 10 is shaped and dimensioned so that, within the assembled spark plug 5, an interior surface 10' of the base 10 extends at least partially in contact with the body 9.
  • the spark plug 5 can be equipped with at least one sealing member, in particular a seal, not shown, arranged at a contact zone between the base 10 and the body 9 so as to produce a tight connection and prevent fuel from rising.
  • an exterior surface 10' of the base 10 has a thread.
  • a thread is configured to cooperate with a tapped hole in the cylinder head 8 of the engine 2 in order to allow the screwing of the spark plug 5.
  • the base 10 and the body 9 help to delimit at least partly an ignition prechamber 14.
  • the term "prechamber” means a combustion chamber included in the spark plug 5 at which a compressed air-gas mixture can be injected, via orifices 21 such as further explained below, from so as to allow the ignition of a confined charge of a mixture lean fuel and air using a spark emitted by at least one of the electrodes of the spark plug 5.
  • a jet of hot combustion gases is then produced and is delivered to an external environment 15 to the spark plug 5, particularly outside the pre-chamber 14, via the plurality of orifices 21.
  • the external environment 15 considered is a combustion chamber 13 of the engine 2.
  • the prechamber 14 extends around the main axis 100 and can in particular be centered on such an axis.
  • the at least one primary electrode 11 extends through the body 9 and comprises a free end disposed in the prechamber 14.
  • the at least one primary electrode 11 comprises a first end 11a and a second end 11b, opposite, said ends being arranged on either side of the body 9 along the main axis 100.
  • the at least one primary electrode 11 is connected to a circuit of high voltage power supply, in particular the first circuit 6, at the first end 11a.
  • An intermediate part 11c of the primary electrode 11, between the first and the second end 11b, is surrounded by the body 9.
  • the second end 11b opens into a volume of the prechamber 14.
  • the first end 11a of the primary electrode 11 can extend projecting from the body 9 or be placed in a recess included in the body 9, not shown.
  • a recess can participate in defining a connector of the spark plug 5, for example intended to constitute a galvanic connection of the first end 11a of the electrode considered to a high voltage electrical circuit and/or to a ignition control unit 4 capable of controlling at least one electrode of the spark plug 5.
  • the secondary electrode 12 extends through the body 9 and the pre-chamber 14.
  • extending through is meant that the secondary electrode 12 passes through the body 9 right through along the direction defined by the main axis 100, and extends over the entire length of the pre-chamber 14, defined along this same axis, so as to open towards the external environment 15 at the pre-chamber 14 at the level of a side of the prechamber 14 opposite the body 9.
  • the secondary electrode 12 extends along an axis which coincides with the main axis 100 on which the body 9 and the base 10 are centered, the secondary electrode 12 thus has a central position within the spark plug 5.
  • the secondary electrode 12 comprises a first end 12a and a second end 12b, opposite, said ends being arranged on either side of the body 9 along the main axis 100.
  • the first end 12a is connected to a high voltage electrical supply circuit, in particular a circuit distinct from that supplying the primary electrode 11, such as the second circuit 7.
  • An intermediate part 12c of the secondary electrode 12, between the first and the second end 12a, 12b, is surrounded by the body 9 and passes through the entire pre-chamber 14 along the main axis 100.
  • the second end 12b free of the at least one secondary electrode 12, capable of generating sparks, is placed in the external environment 15 in the pre-chamber 14, that is to say in particular in the combustion chamber 13 of the engine 2 when the spark plug 5 considered is equipped on such an engine 2.
  • the first end 12a of the secondary electrode 12 can extend projecting from the body 9 or be arranged in a recess included in the body 9, not shown, as described above.
  • the spark plug 5 may comprise a plurality of primary electrodes 11 and/or a plurality of secondary electrodes 12.
  • the spark plug 5 comprises a single secondary electrode 12 and a plurality of primary electrodes 11
  • the plurality of primary electrodes 11 is arranged so as to surround at least partly the secondary electrode 12.
  • the plurality of primary electrodes 11 has a more external position relative to the at least one secondary electrode 12, that is to say, a position which is further from the main axis 100 than the position of the secondary electrode 12.
  • the electrode secondary 12 can have a central position, within the spark plug 5, along at least one direction orthogonal to the main axis 100.
  • the at least one primary electrode 11 and/or the at least one secondary electrode 12 may have a shape that is at least partly rectilinear or substantially rectilinear.
  • the at least one primary electrode 11 and/or the at least one secondary electrode 12 may comprise, along the main axis 100, a curved or substantially curved part, for example so that the second end 11b of the at least one primary electrode 11 converges towards the base 10, in other words “approaches it”.
  • the spark plug 5 comprises, in a non-limiting manner, a secondary electrode 12 and two primary electrodes 11. It is understood that the description below, relating to the characteristics specific to the different electrodes, can extend mutatis mutandis to a spark plug 5 comprising a different number of primary or secondary electrodes. Also, unless otherwise stated, the description made with reference to a primary electrode extends to a plurality of primary electrodes and the same goes for a secondary electrode.
  • the different electrodes are arranged at a non-zero distance from each other both at their ends 11a, 11b, 12a, 12b and at their respective intermediate parts 11c, 12c. As a result, within the body 9, they are separated from each other by at least part of the electrically insulating body 9.
  • the primary electrode(s) 11 may have a circular cross section, as illustrated in Fig. figure 1 , polygonal or, advantageously, have a curved cross section, as shown in figure 2 , in a circular or annular arc so as to optimize the spacing between the primary electrodes 11 and the adjacent secondary electrode 12.
  • curved primary electrodes 11 can be arranged around the secondary electrode 12 so as to fit into a circular or substantially circular shape surrounding the secondary electrode 12.
  • the body 9 of the spark plug 5 is particularly configured so as to make it possible to electrically isolate the secondary electrode 12 relative to the primary electrodes 11.
  • the body 9, and more particularly the lower portion of the body 9, comprises an end portion 16, electrically insulating, configured to surround at least partly a segment of the secondary electrode 12 disposed in the prechamber 14.
  • the end portion 16 forms a sleeve extending around the secondary electrode 12.
  • segment is meant here a part of a whole, in this case a part of the intermediate part 12c of the secondary electrode 12.
  • the lower portion of the body 9 thus has a convex shape, the extremal portion 16 is extending projecting from the rest of the body 9 within the pre-chamber 14 so as to surround at least partly the secondary electrode 12 while extending at a non-zero distance from the second end 11b of each primary electrode 11 included in the candle ignition 5.
  • the end portion 16 thus surrounds the at least one secondary electrode 12, but it does not surround the at least one primary electrode 11.
  • the end portion 16 surrounds all or part of a periphery of the cross section of the segment of the at least one secondary electrode 12 extending opposite the second free end 11b specific to the electrode(s). ) primary(s).
  • the end portion 16 surrounds at least part of said periphery arranged opposite the second free end 11b specific to each of the primary electrodes 11.
  • the end portion 16 surrounds at least part of the circular periphery of the cross section of the secondary electrode 12 arranged opposite each of the two primary electrodes 11.
  • the extremal portion 16 surrounds the essential part, that is to say at least 50%, or even l entirety, of the periphery considered.
  • the spark plug 5 further comprises at least one primary ground electrode 17 defining a primary inter-electrode space 18 relative to the at least one primary electrode 11.
  • inter-electrode space we designate a interstice, or space, separating two electrodes not being in contact, this gap being intended to be the seat of sparks between the two electrodes.
  • the at least one primary ground electrode 17 is carried and/or included in the base 10 and extends into the prechamber 14.
  • the at least one primary ground electrode 17 extends projecting from the interior surface 10' of the base 10, facing the prechamber 14. At least part of the primary ground electrode 17 extends transversely, or even perpendicularly, to the wall forming the base 10.
  • the spark plug 5 can comprise as many primary ground electrodes 17 as primary electrodes 11, each primary ground electrode 17 then extending close to one of the primary electrodes. 11 so as to define a primary inter-electrode space 18 which is specific to it relative to the second end 11b thereof.
  • the spark plug 5 may comprise a single primary ground electrode 17 extending radially continuously over at least part of the interior surface 10' of the base 10 of so as to define a plurality of primary inter-electrode spaces 11 relative to distinct primary electrodes 11.
  • the spark plug 5 comprises at least one secondary ground electrode 19 defining a secondary inter-electrode space 20 relative to the secondary electrode 12.
  • the at least one secondary ground electrode 19 is directly or indirectly connected to the base 10, or possibly included in the base 10, and extends in the external environment 15 to the pre-chamber 14, facing the second end 11b of the secondary electrode 12 along at least one direction.
  • the figures illustrate different possibilities for implementing the secondary ground electrode 19, detailed in more detail below, which can be applied to the different embodiments.
  • the spark plug 5 further comprises a plurality of orifices 21 configured to fluidly connect the volume of the prechamber 14 to the external environment 15, and at least one opening 22 configured to allow the passage of the at least one secondary electrode 12, in particular from at least the second end 11b, from the pre-chamber towards the external environment 15.
  • Said orifices 21 can be inclined, that is to say oriented at an angle relative to the main axis 100 of the spark plug 5 so that gases entering the prechamber 14 of the spark plug move according to a circumferential swirl pattern around the main axis 100.
  • the figures illustrate different examples of implementations of the orifices 21 and the opening 22 according to different examples of embodiments of the present invention. Possibilities for producing said orifices 21 are illustrated, for information purposes, in dotted lines in the sections of the representations of the different embodiments. For example, in the case of spark plug 5 illustrated in figure 1 , the orifices 21 extend above, along the main axis 100, of the cutting plane CC
  • THE figures 1 And 2 illustrate a first embodiment of the spark plug 5 according to the invention.
  • the preceding description generally describing the candle according to the invention, applies mutatis mutandis.
  • the spark plug 5 further comprises an electrically conductive end member 23, connected to the base 10 and configured to delimit at least in part the prechamber 14.
  • the end member is configured to cooperate with the base 10 in order to close and/or delimit the volume of the pre-chamber 14.
  • the end member 23 is arranged at the level of a lower part of the base 10 so as to delimit at least one lower zone of the pre-chamber 14.
  • the end member 23 is opposite, along the main axis 100 and the longitudinal direction, to the upper end of the body 9.
  • the end member 23 is an electrically conductive part, in particular comprising a metallic material, attached and fixed to the base 10.
  • the end member 23 is advantageously fixed by welding to the base 10, for example by means of one or more welding points 29.
  • the addition of an insert allows, on the one hand, a simpler assembly of the spark plug 5 and, on the other hand, to use pre-existing bases 10, for example adapted at least to the different embodiments set out below.
  • the end member 23 and the base 10 can form a single piece electrically conductive assembly, that is to say they cannot be dissociated from one another without resulting in degradation, or even the destruction of the said assembly.
  • the end member 23 has a “U” profile extending, along the longitudinal direction, in the extension of the base 10.
  • the member extrêmal 23 can thus comprise one or more side walls connected together by an intermediate wall.
  • the primary member 23 has a cylindrical shape with a circular base, as illustrated, it comprises a single wall.
  • the end member 23 can thus have the shape of a cap.
  • the end member 23 here comprises the orifices 21 and the opening 22 as explained previously.
  • the side wall of the end member 23 comprises the plurality of orifices 21 while the intermediate wall comprises the opening 22 capable of allowing the passage of the at least one secondary electrode 12.
  • the plurality of orifices 21 is arranged, along the longitudinal direction, in a lower part, in particular a lower half, of the side wall.
  • the opening 22 is arranged in the intermediate wall so as to extend facing the at least one secondary electrode 12 along the longitudinal direction.
  • the opening 22 and the secondary electrode are centered on the main axis 100 of the spark plug 5.
  • the end portion 16 of the body 9 surrounds, along the direction defined by the main axis 100, at least one segment of the at least one secondary electrode 12 extending in the prechamber 14 and facing the edges of the opening 22.
  • the end portion 16 thus forms a continuous sleeve surrounding the at least one secondary electrode 12 through the entire prechamber 14 and through the intermediate wall of the the end member 23, that is to say both at the level of the segment of the secondary electrode placed opposite the second ends 11b of the primary electrodes 11 and at the level of the passage through the end member 23.
  • the opening 22 is then dimensioned so as to allow the passage of the at least one secondary electrode 12 and the end portion 16 of the body 9 made of an electrically insulating material.
  • the part extremal electrode 16 thus makes it possible to electrically isolate the at least one secondary electrode 12 relative to the primary electrodes 11 on the one hand and relative to the base 10 and to the extremal member 23, electrically conductive, on the other hand.
  • the intermediate wall can then be in contact, and in particular in engagement, with the electrically insulating end portion 16 so as to maintain the secondary electrode 12 along at least one direction, in particular a direction orthogonal to the main axis. 100.
  • the secondary mass electrode 19 is also included in the end member 23.
  • the secondary mass electrode 19 may have the shape of a curved metal part 24 connected to at least one of the walls of the end member 23, for example the side wall and/or the intermediate wall.
  • the secondary ground electrode 19 extends projecting from the intermediate wall, for example at least partly in continuity with the side wall, and comprises a return extending, along the longitudinal direction, facing the second end 11b of the at least one secondary electrode 12.
  • the secondary inter-electrode space 20 is then at least partially defined along the longitudinal direction.
  • the curved metal part 24 forming the secondary ground electrode 19 is preferably an insert welded to the end member 23, for example by one or more welding points 29.
  • the secondary mass electrode 19 is directly or indirectly connected to the base 10, and it is configured to delimit at least in part the prechamber 14.
  • the secondary mass electrode 19 is merged with at least part of the extremal organ 23.
  • the secondary ground electrode 19 coincides with the intermediate wall. It thus participates in delimiting the prechamber 14 and extends facing the second free end 11b of the at least one secondary electrode 12 along at least one direction orthogonal to the main axis 100.
  • the intermediate wall continuously surrounds the at least one secondary electrode 12.
  • the relative positioning of the second free end 12b of the secondary electrode 12 and of the end member 23 forms a recess in which extends at least a part of the secondary electrode 12 which is not surrounded by the end member 16 and which is arranged facing the end member 23.
  • the assembly formed by the base 10, the body 9 and the end member thus delimits the pre-combustion chamber 14 13 of the spark plug 5.
  • the spark plug 5 can be equipped with sealing elements , such as seals, so as to ensure the sealing of the prechamber 14 at the contact zones between the base 10 and the body 9 for example, or between the intermediate wall and the end member 23.
  • the circulation of fluid is limited to the plurality of orifices 21.
  • a circular seal can be placed between the body 9 and the base 10, at the level of an upper zone of the pre-chamber 14, for example at the level of a shoulder, not shown, made in the body 9 and/or the base 10.
  • a circular joint can be arranged in and/or around the opening 22 so as to surround the extremal organ 23.
  • the end portion 16 of the body 9 surrounds, along the direction defined by the main axis 100, at least a first segment of the intermediate part 11c of the secondary electrode 12 extending opposite the second end 11b of each of the primary electrodes 11 while a second segment of the at least one secondary electrode 12, interposed between the first segment and the second end 11b of the at least one electrode along the main axis 100, is devoid of it .
  • the end portion 16 only surrounds, along the longitudinal direction, a part of the at least one secondary electrode 12 and the volume of the pre-chamber 14 is increased relative to the first embodiment described above. -above.
  • the spark plug 5 then comprises, in addition, at least one insulating element 25, particularly electrically insulating, attached and configured to cooperate with the secondary electrode 12 so as to electrically insulate it relative to the end member 23 and/or or at the base 10.
  • the insulating element 25 borders and/or delimits the opening 22 of the prechamber 14 so as to surround at least partly the secondary electrode 12.
  • the second segment, interposed between the first segment and the opening 22 along the main axis 100, is devoid of body 9 and insulating element 25 electrically. Similar to body 9, said element 25 is made of an electrically insulating material such as ceramic, in particular alumina-based ceramic.
  • the insulating element 25 comprises a pellet 25' configured to cooperate with the end member 23 as explained previously with reference to the first embodiment.
  • said pellet 25' surrounds the at least one secondary electrode 12 so as to electrically insulate it relative to the end member 23 at the level of its passage through the opening 22.
  • such a pellet 25' has the function of fixing the at least one secondary electrode 12 relative to the end member 23 and, by extension, relative to the base 10.
  • the opening 22 of the end member 23 is thus dimensioned to receive the at least one secondary electrode 12 as well as the pellet 25'.
  • the electrically insulating pad 25' may have, for example, two flat faces, opposite each other along the longitudinal direction of the spark plug 5.
  • the pad 25' comprises a through hole 26, extending from one of said faces to the other, capable of receiving the secondary electrode 12.
  • the patch 25' is held along at least one direction of the direction defined by the main axis 100 via at least one fixing element 27.
  • the patch 25 ' comprises a rim configured to extend into contact with at least one interior face of the end member 23, in particular the intermediate wall.
  • the end member 23 thus forms a stop on said rim so as to to limit the movement of the pellet 25' along at least one direction of the longitudinal direction relative to the secondary electrode 12 and to the end member 23.
  • the end candle can advantageously comprise a blocking collar 27', for example welded, arranged at the connection between the secondary electrode 12 and the pellet 25', for example at the level of the face of the pellet 25' facing the prechamber 14.
  • a blocking collar 27' for example welded, arranged at the connection between the secondary electrode 12 and the pellet 25', for example at the level of the face of the pellet 25' facing the prechamber 14.
  • the pellet 25' has a suitable thickness so that the second end 11b of the at least one secondary electrode 12 is free and extends at least partly exposed into the external environment 15.
  • the secondary ground electrode 19 comprises a curved metal part 24 as described above.
  • the pellet 25' is then dimensioned and shaped so as to extend, along the longitudinal direction, at a non-zero distance from the return formed by said curved metal part 24.
  • the insulating element 25 comprises a pellet 25' configured to cooperate with a secondary ground electrode 19 which is directly or indirectly connected to the base 10, in a manner similar to the second variant of the first embodiment described previously with reference to the figure 2 .
  • the secondary mass electrode 19 coincides with at least part of the extremal organ 23.
  • the secondary ground electrode 19 can be formed by an electrically conductive cover 28, for example metallic, directly connected to the base 10 so as to close the volume of the pre-chamber 14.
  • the cover 28 can form a one-piece assembly with the base 10 or, preferably, be attached and fixed to the base 10, for example by welding.
  • the cover 28 can then have a planar shape, or substantially planar or can have a “U” profile similar to what was explained previously with reference to the end member 23 in the first embodiment.
  • the pellet 25' as described above is then dimensioned so as to be able to be inserted into the base 10, for example so as to extend at least partly in contact with the interior surface 10' of the base 10.
  • Part of the prechamber 14 is then delimited by a stack, along the directions orthogonal to the main axis 100, of the pellet 25' and the wall(s) of the base 10.
  • the plurality of orifices 21 as explained above extends through the wall of the base 10 so as to fluidly connect the prechamber 14 to the external environment 15.
  • the cover 28 comprises the opening 22, which is arranged longitudinally facing a hole 26 included in the pellet 25' and configured to allow the passage of at least the second end 12b of the at least one secondary electrode 12 towards the external environment 15.
  • the cover 28 continuously surrounds the secondary electrode 12 and forms the secondary ground electrode 19.
  • the spark plug 5 comprises an electrically insulating element 25 distinguishing itself from the second embodiment in that said element has a shape similar to that of the end member 23 as described previously with reference to the first embodiment.
  • the insulating element 25 has a cap shape as described above, of which a "U" profile can extend, along the longitudinal direction, at least partly in the extension of the base 10.
  • the insulating element 25 can thus comprise one or more lateral flanks connected together by an intermediate flank.
  • the insulating element 25 can be made of ceramic, in particular based on alumina, and includes the orifices 21 and the opening 22 as explained above.
  • the lateral flanks of the insulating element 25 comprise the plurality of orifices 21 while the intermediate flank comprises the opening 22 capable of allowing the passage of the at least one secondary electrode 12.
  • the plurality of orifices 21 is arranged, along the longitudinal direction, in a lower part, in particular a lower half, of the side walls.
  • the opening 22 is arranged in the intermediate flank so as to extend opposite the secondary electrode 12 along the longitudinal direction.
  • the opening 22 and the secondary electrode 12 can be centered on the main axis 100 of the spark plug 5.
  • the first segment of the at least one secondary electrode 12 is surrounded by the end portion 16 of the body 9 while the second segment does not.
  • the opening 22 included in the insulating element 25 is dimensioned so as to allow the passage of the at least one secondary electrode 12.
  • the edges of the opening 22 can extend to the surroundings. or engaging the at least one secondary electrode 12.
  • the insulating element 25 makes it possible to electrically isolate the secondary electrode 12 relative to the base 10 and participates in maintaining the secondary electrode 12 along at least one direction, in particular a direction orthogonal to the main axis 100.
  • the prechamber 14 is then delimited by the insulating element 25, the base 10 and the body 9 of the spark plug 5.
  • the insulating element 25 can be maintained relative to the secondary electrode 12 and/or relative to the base 10 along at least one sense of the direction defined by the main axis 100 via of at least one fixing element 27, such as a locking washer 27" placed in the external environment 15, in contact with a face of the intermediate flank opposite the pre-chamber 14 and facing the external environment 15.
  • at least one fixing element 27, such as a locking washer 27" placed in the external environment 15, in contact with a face of the intermediate flank opposite the pre-chamber 14 and facing the external environment 15.
  • the secondary ground electrode 19 when the secondary ground electrode 19 has the shape of a curved metal part 24, as illustrated in Figure 4 and described previously, said curved metal part 24 is connected to the base 10.
  • the secondary ground electrode 19 extends projecting from the wall of the base 10, for example at least partly in the continuity of said wall and/or at contact of the electrically insulating element 25, for example of the lateral side. It comprises a return extending longitudinally facing the second end 11b of the at least one secondary electrode 12.
  • the secondary inter-electrode space 20 is then at least partially defined along the longitudinal direction.
  • the curved metal part 24 forming the secondary ground electrode 19 is preferably welded with the base 10, in particular by one or more welding points 29.
  • the insulating element 25 is held on the base 10 via the secondary electrode 12.
  • the secondary ground electrode 19 can be formed by an electrically conductive cover 28, for example metallic, directly connected to the base 10 so as to close the volume of the pre-chamber 14.
  • the cover 28 can form a single piece assembly with the base 10 or, preferably, be attached and fixed to the base 10, for example by welding.
  • the cover 28 can then have a planar shape, or substantially planar or can have a “U” profile similar to what was explained previously with reference to the end member 23 in the first embodiment.
  • the insulating element 25 as described above is then dimensioned so as to be able to be inserted into the base 10, for example so as to extend at least partly in contact with the interior surface 10' of the base 10.
  • a part of the prechamber 14 is then delimited by a stack, along the directions orthogonal to the main axis 100, of the insulating element 25 and the wall(s) of the base 10.
  • the plurality of orifices 21 as explained above extends through the insulating element 25 and the wall of the base 10 so as to fluidly connect the prechamber 14 to the external environment 15.
  • the cover 28 comprises the opening 22, which is arranged longitudinally facing a hole 26 included in the insulating element 25 and configured to allow the passage of at least the second end 12b of the at least one secondary electrode 12 towards the external environment 15.
  • the cover 28 continuously surrounds the secondary electrode 12 and forms the secondary ground electrode 19.
  • the spark plug 5 according to the invention thus advantageously makes it possible to independently or simultaneously control the at least one primary electrode 11 and the at least one secondary electrode 12, electrically isolated from one another, so as to drive independent or simultaneous ignition of the fuel from two distinct spaces, namely the pre-combustion chamber 14 of the spark plug 5 and/or the combustion chamber 13 of the engine 2 on which said candle is equipped.
  • the ignition of the fuel from the combustion prechamber 14 is carried out by applying a high voltage between the second end 11b of the at least one primary electrode 11 and the primary ground electrode 17.
  • An electric arc, or spark is then formed in the primary inter-electrode space 18, specific to each primary electrode 11, located in the pre-chamber 14 of combustion 13.
  • the pre-chamber 14 being filled with an flammable mixture, the occurrence of this spark causes ignition fuel.
  • the ignition of the fuel directly in the combustion chamber 13 delimited by the cylinder head 8 of the engine 2 is carried out by applying a high voltage between the second end 12b of the secondary electrode 12 and the secondary ground electrode 19. An arc electric is then formed in the secondary inter-electrode space 20 located in the combustion chamber 13, creating ignition of the fuel from this spark.
  • the two sparks can be offset in time by a duration corresponding to a given degree of rotation of the crankshaft of engine 2.
  • the ignition of the fuel can therefore be controlled selectively from the most suitable space among the pre-combustion chamber 14 13 and/or the combustion chamber 13, depending on the conditions of use of the engine 2.
  • the ignition control can be carried out from the primary electrode 11 opening into the pre-combustion chamber 14 13.
  • the candle ignition 5 then advantageously makes it possible to increase the volumetric efficiency of the engine 2 while limiting the appearance of knocking.
  • the ignition control can be carried out from the secondary electrode 12, crossing the pre-chamber 14 to open into the combustion chamber 13.
  • the spark plug 5 thus benefits from better performance in cases of use where a plug with a pre-chamber 14 would prove to be inefficient.
  • the spark plug 5 makes it possible to increase the volumetric efficiency of a thermal engine 2.
  • the arrangement and dimensions of the pre-chamber 14 make the spark plug 5 suitable for use in different operating conditions of the engine 2.

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Abstract

Bougie d'allumage (5) pour moteur (2) à allumage commandé comprenant un corps (9) électriquement isolant s'étendant le long d'une d'un axe principal (100) et un culot (10) électriquement conducteur, délimitant au moins en partie une préchambre (14) d'allumage, la bougie comprenant au moins une électrode primaire (11) s'étendant au travers du corps (9) et dont une extrémité libre est disposée dans la préchambre (14) et au moins une électrode secondaire (12) s'étendant au travers du corps (9) et de la préchambre (14) et dont une extrémité libre, apte à générer des étincelles, est disposée dans un environnement extérieur (15) à la préchambre (14).

Description

  • L'invention concerne une bougie d'allumage pour moteur à allumage commandé ainsi qu'un système d'allumage commandé et une culasse de moteur à allumage commandé comprenant une telle bougie. L'invention concerne, en outre, un moteur équipé d'au moins l'un parmi ladite bougie d'allumage, ledit système d'allumage et/ou ladite culasse et un procédé de fonctionnement d'un tel moteur. L'invention porte enfin sur un véhicule comprenant un tel moteur.
  • Dans l'industrie automobile, l'un des enjeux actuels majeurs vise à augmenter le rendement des moteurs thermiques à allumage commandé. A cette fin, l'augmentation du rapport volumétrique des moteurs à allumage commandé constitue l'un des axes de progrès privilégié dans ce domaine.
  • Les solutions techniques envisagées jusqu'ici pour augmenter le rapport volumétrique d'un moteur thermique se heurtent à des difficultés de mise en oeuvre. En effet, une augmentation du rapport volumétrique tend à induire des phénomènes d'autoallumage du carburant, autrement nommés cliquetis, susceptibles d'endommager le moteur.
  • Classiquement, l'utilisation de bougies à préchambre permet de réduire un tel phénomène de cliquetis. Ce type de bougies, utilisé sur des moteurs stationnaires au gaz et sur des moteurs de Formule 1, permet avantageusement d'obtenir une combustion du carburant plus rapide qu'avec une bougie standard, repoussant ainsi, à volume égal de chambre de combustion, l'apparition de cliquetis. Les bougies à préchambre connues présentent cependant le désavantage d'être moins performantes que des bougies standards dans certaines conditions d'usage d'un moteur de véhicule dit particulier, telles que le démarrage du moteur à froid ou les phases de chauffe de post-traitement.
  • L'invention s'inscrit dans ce contexte et vise à fournir une bougie d'allumage pour moteur à allumage commandé remédiant aux inconvénients ci-dessus. En particulier, l'invention vise à proposer une bougie d'allumage compacte pour moteur à allumage commandé qui permette d'augmenter le rapport volumétrique du moteur tout en limitant le phénomène de cliquetis et qui soit adapté aux conditions d'usage d'un moteur de véhicule particulier en maitrisant l'encombrement généré par l'agencement de la bougie.
  • L'invention concerne une bougie d'allumage pour moteur à allumage commandé comprenant un corps électriquement isolant s'étendant le long d'une d'un axe principal et un culot électriquement conducteur, ledit culot étant relié au corps de sorte à délimiter au moins en partie une préchambre d'allumage, la bougie comprenant, en outre :
    • au moins une électrode primaire s'étendant au travers du corps et dont une extrémité libre est disposée dans la préchambre ;
    • au moins une électrode secondaire s'étendant au travers du corps et de la préchambre et dont une extrémité libre est disposée dans un environnement extérieur à la préchambre, notamment une chambre de combustion d'un moteur, le corps comprenant une portion extrêmale configurée pour entourer au moins en partie un segment de l'électrode secondaire disposé dans la préchambre;
    • au moins une électrode primaire de masse définissant un espace inter-électrodes primaire relativement à l'au moins une électrode primaire et au moins une électrode secondaire de masse définissant un espace inter-électrodes secondaire relativement à l'au moins une électrode secondaire
    • une pluralité d'orifices configurés pour relier fluidiquement un volume intérieur de la préchambre à l'environnement extérieur et au moins une ouverture configurée pour permettre le passage de l'au moins une électrode secondaire vers l'environnement extérieur.
  • Notamment, la bougie d'allumage peut comprendre un organe extrêmal électriquement conducteur, relié au culot et configuré pour délimiter au moins en partie la préchambre, l'organe extrêmal comprenant l'au moins une ouverture et la pluralité d'orifices.
  • Notamment, la portion extrêmale du corps peut entourer, le long de la direction définie par l'axe principal, au moins un segment de l'au moins une électrode secondaire s'étendant dans la préchambre et en regard de bords de l'ouverture de la préchambre.
  • Egalement :
    • la portion extrêmale du corps peut entourer, le long de la direction définie par l'axe principal, au moins un premier segment de l'au moins une électrode secondaire s'étendant en regard de l'extrémité libre de l'au moins une électrode primaire,
    • la bougie peut comprendre un élément isolant rapporté, bordant et/ou délimitant l'ouverture de la préchambre de sorte à entourer au moins en partie l'électrode secondaire;
    • un deuxième segment, interposé entre le premier segment et l'ouverture le long de l'axe principal, peut être dépourvu de corps et d'élément électriquement isolant.
  • Optionnellement, l'élément isolant peut être maintenu le long de la direction définie par l'axe principal par l'intermédiaire d'au moins un élément de fixation.
  • En outre, de manière optionnelle :
    • l'électrode secondaire de masse peut être directement ou indirectement reliée au culot et être configurée pour s'étendre, le long de l'axe principal et dans l'environnement extérieur à la préchambre, en regard de l'extrémité libre de l'au moins une électrode secondaire ; ou
    • l'électrode secondaire de masse peut être directement ou indirectement reliée au culot et être configurée pour délimiter au moins en partie la préchambre, l'électrode secondaire de masse s'étendant en regard de l'extrémité libre de l'au moins une électrode secondaire le long d'au moins une direction orthogonale à l'axe principal.
  • Selon encore d'autres options, la bougie d'allumage peut comprendre :
    • une pluralité d'électrodes primaires ; et/ou
    • au moins une électrode primaire présentant une section transversale courbée, en arc de cercle ou annulaire.
  • L'invention concerne également une culasse pour moteur à allumage commandé comprenant au moins une bougie d'allumage telle qu'exposée plus haut :
    • ladite bougie d'allumage pouvant être disposée dans un emplacement de la culasse prévu pour une bougie d'allumage) standard, et
    • une extrémité libre de l'au moins une électrode secondaire de ladite bougie d'allumage étant disposée dans un environnement extérieur à ladite bougie compris dans la culasse.
  • L'invention porte encore sur un système d'allumage commandé comprenant une unité de commande d'allumage, une bougie d'allumage selon l'invention, un premier circuit électrique haute tension, configuré pour être relié à l'au moins une électrode primaire et un deuxième circuit électrique haute tension configuré pour être relié à l'au moins une électrode secondaire.
  • L'invention s'étend également à un moteur à allumage commandé comprenant une culasse et/ou au moins une bougie d'allumage selon l'invention.
  • L'invention peut, en outre, s'étendre à un véhicule automobile comprenant un moteur à allumage commandé et/ou un système d'allumage commandé et/ou une culasse et/ou au moins une bougie tels qu'exposés précédem ment.
  • L'invention porte enfin sur un procédé de fonctionnement d'un moteur à allumage commandé ou d'un système d'allumage commandé selon l'invention, comprenant :
    • une étape de production d'une étincelle par cycle moteur et par bougie dans la préchambre par l'intermédiaire de l'au moins une électrode primaire, et/ou
    • une étape de production d'une étincelle par cycle moteur et par bougie dans un environnement extérieur à la préchambre par l'intermédiaire de l'au moins une électrode primaire, et/ou
    • une étape de production de deux étincelles par cycle moteur et par bougie, respectivement dans les espaces inter-électrodes primaire et secondaire, l'une dans la préchambre par l'intermédiaire de l'au moins une électrode primaire et l'autre dans un environnement extérieur à la préchambre par l'intermédiaire de l'au moins une électrode secondaire, lesdites étincelles étant décalées ou non dans le temps l'une par rapport à l'autre.
  • D'autres détails, caractéristiques et avantages ressortiront plus clairement à la lecture de la description détaillée donnée ci-après, à titre indicatif et non limitatif, en relation avec les différents exemples de réalisation illustrés sur les figures suivantes :
    • La figure 1 est une représentation schématique d'un mode de réalisation d'un véhicule équipé d'une bougie d'allumage selon un premier mode de réalisation de l'invention, illustrée en coupe longitudinale.
    • La figure 2 est une représentation schématique d'une variante de réalisation du premier mode de réalisation de la bougie.
    • La figure 3 est une représentation schématique d'un deuxième mode de réalisation de la bougie d'allumage.
    • La figure 4 est une représentation schématique d'une variante de réalisation du deuxième mode de réalisation de la bougie.
    • La figure 5 est une représentation schématique d'un troisième mode de réalisation de la bougie d'allumage.
    • La figure 6 est une représentation schématique d'une variante du troisième mode de réalisation de la bougie d'allumage.
  • La figure 1 illustre schématiquement un exemple de réalisation d'un véhicule 1 automobile selon l'invention. Le véhicule 1 peut être de tout type, par exemple, un véhicule particulier, un véhicule utilitaire, un camion ou un bus. Notamment, le véhicule 1 considéré peut être un véhicule connecté et/ou autonome.
  • Le véhicule 1 automobile est notamment équipé d'un moteur 2 à allumage commandé selon l'invention. Le moteur 2 à allumage commandé est un moteur thermique essence de tout type.
  • Le véhicule 1 peut, en outre, être équipé d'un système d'allumage 3 commandé comprenant une unité de commande 4 d'allumage, au moins une bougie d'allumage 5 selon l'invention, un premier circuit 6 électrique haute tension, configuré pour alimenter en énergie électrique au moins une électrode de ladite bougie et un deuxième circuit 7 électrique haute tension, distinct du premier, configuré pour alimenter en énergie électrique au moins une électrode distincte.
  • Le moteur 2 à allumage commandé notamment une culasse 8 équipée d'au moins une bougie d'allumage 5 selon l'invention.
  • Les figures 1 à 6 illustrent différentes variantes de différents modes de réalisation d'une bougie d'allumage 5 pour moteur 2 à allumage commandé selon l'invention. Dans l'ensemble de la description ci-après, les termes « premier », « deuxième », « primaire », « secondaire » ont vocation à distinguer des composants similaires et non à définir une hiérarchie au sein de l'objet.
  • De manière générale, la bougie d'allumage 5 selon l'invention comprend au moins un corps 9 électriquement isolant, un culot 10 électriquement conducteur, au moins une électrode primaire 11 et au moins une électrode secondaire 12. Sur l'exemple non limitatif de la figure 1, on a représenté deux électrodes primaires 11 et une seule électrode secondaire 12 qui est en position centrale.
  • Le corps 9 présente une forme allongée, notamment s'étendant le long d'un axe principal 100 d'extension définissant une direction longitudinale de la bougie d'allumage 5. Le corps 9 présente, le long de la direction longitudinale, des portions extrêmes opposées qualifiées de « supérieure » et « inférieure » de par leur positionnement au sein de la bougie d'allumage lorsque celle-ci est arrangée au sein d'un moteur 2. Le corps comprend ainsi une portion supérieure, au niveau de laquelle la connexion électrique de la bougie d'allumage 5 peut être réalisée de manière classique, et une portion inférieure, opposée, configurée pour s'étendre dans, ou aux abords, d'une chambre de combustion 13 du moteur. Le corps 9 est réalisé dans un matériau électriquement isolant, tel que de la céramique, notamment de la céramique à base d'alumine.
  • Le culot 10 est réalisé dans un matériau électriquement conducteur, notamment un matériau métallique. Le culot 10 comprend une ou plusieurs paroi(s) et présente une forme creuse configurée pour entourer au moins partiellement le corps 9 de la bougie d'allumage 5. Autrement dit, le culot 10 délimite un volume apte à recevoir le corps 9 électriquement isolant.
  • Par exemple, le culot 10 présente une forme au moins en partie cylindrique, ou sensiblement cylindrique, et qui est creuse.
  • Le culot 10 et le corps 9 s'étendent le long d'un même axe, ici l'axe principal 100. Notamment, le culot 10 et le corps 9 sont centrés sur un tel axe. Le culot 10 recouvre partiellement le corps 9. Particulièrement, le culot 10 recouvre au moins la portion inférieure du corps 9. Selon un exemple de réalisation préféré, le culot 10 recouvre au moins une moitié d'une dimension, notamment d'une longueur définie le long de l'axe principal 100, du corps 9 définie le long de l'axe principal 100. Au niveau de l'autre moitié d'une telle dimension, le corps 9 est apparent.
  • Particulièrement, le culot 10 est conformé et dimensionné de sorte que, au sein de la bougie d'allumage 5 assemblée, une surface intérieure 10' du culot 10 s'étende au moins partiellement au contact du corps 9. Optionnellement et de manière classique, la bougie d'allumage 5 peut être équipée d'au moins un organe d'étanchéité, notamment un joint, non représenté, disposé au niveau d'une zone de contact entre le culot 10 et le corps 9 de sorte à réaliser une liaison étanche et prévenir la remontée de carburant.
  • De manière optionnelle mais préférentielle, une surface extérieure 10' du culot 10 présente un filetage. Un tel filetage est configuré pour coopérer avec un trou taraudé de la culasse 8 du moteur 2 afin de permettre la fixation par vissage de la bougie d'allumage 5.
  • Le culot 10 et le corps 9 participent à délimiter au moins en partie une préchambre 14 d'allumage. On entend, de manière classique, par « préchambre » une chambre de combustion comprise dans la bougie d'allumage 5 au niveau de laquelle un mélange air-gaz comprimé peut être injecté, via des orifices 21 tels que davantage exposés ci-après, de manière à permettre l'allumage d'une charge confinée d'un mélange pauvre de carburant et d'air à l'aide d'une étincelle émise par au moins l'une des électrodes de la bougie d'allumage 5. Un jet de gaz de combustion chauds est alors produit et est délivré à un environnement extérieur 15 à la bougie d'allumage 5, particulièrement extérieur à la préchambre 14, par l'intermédiaire de la pluralité d'orifices 21. Particulièrement, lorsque la bougie d'allumage 5 considérée est équipée dans un moteur 2, l'environnement extérieur 15 considéré est une chambre de combustion 13 du moteur 2. La préchambre 14 s'étend autour de l'axe principal 100 et peut notamment être centrée sur un tel axe.
  • Selon l'invention, l'au moins une électrode primaire 11 s'étend au travers du corps 9 et comprend une extrémité libre disposée dans la préchambre 14. En d'autres termes, l'au moins une électrode primaire 11 comprend une première extrémité 11a et une deuxième extrémité 11b, opposées, lesdites extrémités étant disposées de part et d'autre du corps 9 le long de l'axe principal 100. En l'espèce, l'au moins une électrode primaire 11 est reliée à un circuit d'alimentation électrique haute tension, notamment le premier circuit 6, au niveau de la première extrémité 11a. Une partie intermédiaire 11c de l'électrode primaire 11, comprise entre la première et la deuxième extrémité 11b, est entourée par le corps 9. La deuxième extrémité 11b débouche dans un volume de la préchambre 14.
  • Par exemple, la première extrémité 11a de l'électrode primaire 11 peut s'étendre en saillie du corps 9 ou être disposé dans un renfoncement compris dans le corps 9, non représenté. De manière particulière, un tel renfoncement peut participer à définir un connecteur de la bougie d'allumage 5, par exemple destiné à constituer une connexion galvanique de la première extrémité 11a de l'électrode considérée à un circuit électrique haute tension et/ou à une unité de commande 4 d'allumage apte à commander au moins une électrode de la bougie d'allumage 5.
  • L'électrode secondaire 12 s'étend au travers du corps 9 et de la préchambre 14. On entend par « s'étendre au travers » que l'électrode secondaire 12 traverse le corps 9 de part en part le long de la direction définie par l'axe principal 100, et s'étend sur l'ensemble d'une longueur de la préchambre 14, définie le long de ce même axe, de sorte à déboucher vers l'environnement extérieur 15 à la préchambre 14 au niveau d'un côté de la préchambre 14 opposé au corps 9. Sur l'exemple particulier illustré à la figure 1, l'électrode secondaire 12 s'étend le long d'un axe qui est confondu avec l'axe principal 100 sur lequel le corps 9 et le culot 10 sont centrés, l'électrode secondaire 12 présente ainsi une position centrale au sein de la bougie d'allumage 5.
  • Similairement à l'électrode primaire 11, l'électrode secondaire 12 comprend une première extrémité 12a et une deuxième extrémité 12b, opposées, lesdites extrémités étant disposées de part et d'autre du corps 9 le long de l'axe principal 100. La première extrémité 12a est reliée à un circuit d'alimentation électrique haute tension, notamment un circuit distinct de celui alimentant l'électrode primaire 11, tel que le deuxième circuit 7. Une partie intermédiaire 12c de l'électrode secondaire 12, comprise entre la première et la deuxième extrémité 12a, 12b, est entourée par le corps 9 et traverse l'ensemble de la préchambre 14 le long de l'axe principal 100. La deuxième extrémité 12b libre de l'au moins une électrode secondaire 12, apte à générer des étincelles, est disposée dans l'environnement extérieur 15 à la préchambre 14, c'est à dire notamment dans la chambre de combustion 13 du moteur 2 lorsque la bougie d'allumage 5 considérée est équipée sur un tel moteur 2.
  • Selon différents exemples de réalisation, la première extrémité 12a de l'électrode secondaire 12 peut s'étendre en saillie du corps 9 ou être disposée dans un renfoncement compris dans le corps 9, non représenté, tel que décrit plus haut.
  • La bougie d'allumage 5 peut comprendre une pluralité d'électrodes primaires 11 et/ou une pluralité d'électrodes secondaires 12. De manière préférentielle, la bougie d'allumage 5 comprend une unique électrode secondaire 12 et une pluralité d'électrodes primaires 11. Selon un mode de réalisation particulier, illustré par les figures, la pluralité d'électrodes primaires 11 est disposée de manière à entourer au moins en partie l'électrode secondaire 12. En d'autres termes, et tel que représenté dans les coupes des figures 1 à 4, au sein d'une section transversale de la bougie d'allumage, correspondant à une coupe réalisée orthogonalement à l'axe principal 100 ou à la direction longitudinale la coupe de bougie d'allumage 5, la pluralité d'électrodes primaires 11 présente une position plus extérieure relativement à l'au moins une électrode secondaire 12, c'est-à-dire, une position qui est plus éloignée de l'axe principal 100 que la position de l'électrode secondaire 12. Par exemple, l'électrode secondaire 12 peut présenter une position centrale, au sein de la bougie d'allumage 5, le long d'au moins une direction orthogonale à l'axe principal 100.
  • L'au moins une électrode primaire 11 et/ou l'au moins une électrode secondaire 12 peut présenter une forme au moins en partie rectiligne ou sensiblement rectiligne. Alternativement, l'au moins une électrode primaire 11 et/ou l'au moins une électrode secondaire 12 peut comprendre, le long de l'axe principal 100, une partie courbée ou sensiblement courbée, par exemple afin que la deuxième extrémité 11b de l'au moins une électrode primaire 11 converge vers le culot 10, autrement dit « s'en rapproche ».
  • Dans l'exemple illustré, et décrit ci-après, la bougie d'allumage 5 comprend, de manière non limitative, une électrode secondaire 12 et deux électrodes primaires 11. Il est entendu que la description ci-après, relative aux caractéristiques propres aux différentes électrodes, peut s'étendre mutatis mutandis à une bougie d'allumage 5 comprenant un nombre différent d'électrodes primaires ou secondaires. Aussi, sauf mention contraire, la description faite en référence à une électrode primaire s'étend à une pluralité d'électrodes primaires et il en va de même pour une électrode secondaire.
  • Les différentes électrodes sont disposées à distance non nulle les unes des autres aussi bien au niveau de leurs extrémités 11a, 11b, 12a, 12b que de leur partie intermédiaire 11c, 12c respectives. Il en résulte que, au sein du corps 9, elles sont séparées les unes des autres par au moins une partie du corps 9 électriquement isolant.
  • Selon différentes alternatives de réalisation, la ou les électrode(s) primaire(s) 11 peu(ven)t présenter une section transversale circulaire, tel qu'illustré à la figure 1, polygonale ou, de manière avantageuse, présenter une section transversale courbée, tel que représenté à la figure 2, en arc de cercle ou annulaire de sorte à optimiser l'espacement entre les électrodes primaires 11 et l'électrode secondaire 12 adjacente. Notamment, des électrodes primaires 11 courbées peuvent être disposées autour de l'électrode secondaire 12 de manière à s'inscrire dans une forme circulaire ou sensiblement circulaire entourant l'électrode secondaire 12.
  • Le corps 9 de la bougie d'allumage 5 selon l'invention est particulièrement configuré de sorte à permettre d'isoler électriquement l'électrode secondaire 12 relativement aux électrodes primaires 11. En ce sens, le corps 9, et plus particulièrement la portion inférieure du corps 9, comprend une portion extrêmale 16, électriquement isolante, configurée pour entourer au moins en partie un segment de l'électrode secondaire 12 disposé dans la préchambre 14. En d'autres termes, la portion extrêmale 16 forme un manchon s'étendant autour de l'électrode secondaire 12.
  • De manière générale, au moins un premier segment de la partie intermédiaire 12c de l'électrode secondaire 12, s'étendant en regard de la deuxième extrémité 11b des deux électrodes primaires 11 le long d'au moins une direction orthogonale à la direction longitudinale, est entourée par la portion extrêmale 16 électriquement isolante. On entend ici par « segment » une partie d'un tout, en l'espèce une partie de la partie intermédiaire 12c de l'électrode secondaire 12. La portion inférieure du corps 9 présente ainsi une forme convexe, la portion extrêmale 16 s'étendant en saillie du reste du corps 9 au sein de la préchambre 14 de sorte à entourer au moins en partie l'électrode secondaire 12 tout en s'étendant à distance non nulle de la deuxième extrémité 11b de chaque électrode primaire 11 comprise dans la bougie d'allumage 5. La portion extrêmale 16 entoure ainsi l'au moins une électrode secondaire 12,mais elle n'entoure pas l'au moins une électrode primaire 11.
  • Notamment, la portion extrêmale 16 entoure tout ou partie d'une périphérie de la section transversale du segment de l'au moins une électrode secondaire 12 s'étendant en regard de la deuxième extrémité 11b libre propre à la, ou les, électrode(s) primaire(s). Particulièrement, la portion extrêmale 16 entoure au moins une partie de ladite périphérie disposée en regard de la deuxième extrémité 11b libre propre à chacune des électrodes primaires 11. Notamment, dans l'exemple illustré, la portion extrêmale 16 entoure au moins une partie de la périphérie circulaire de la section transversale de l'électrode secondaire 12 disposé en regard de chacune des deux électrodes primaires 11. De manière préférentielle, la portion extrêmale 16 entoure l'essentiel, c'est-à-dire au moins 50%, voire l'intégralité, de la périphérie considérée.
  • Les figures 1 à 6, représentatives des différents modes de réalisation de l'invention, illustrent différents exemples de réalisation de la portion extrêmale 16, davantage détaillés ci-après.
  • La bougie d'allumage 5 selon l'invention comprend, en outre, au moins une électrode primaire de masse 17 définissant un espace inter-électrodes primaire 18 relativement à l'au moins une électrode primaire 11. Par espace inter-électrodes on désigne un interstice, ou espace, séparant deux électrodes n'étant pas en contact, cet interstice étant destiné à être le siège d'étincelles entre les deux électrodes.
  • L'au moins une électrode primaire de masse 17 est portée et/ou comprise dans le culot 10 et s'étend dans la préchambre 14. Notamment, l'au moins une électrode primaire de masse 17 s'étend en saillie de la surface intérieure 10' du culot 10, tournée vers la préchambre 14. Au moins une partie de l'électrode primaire de masse 17 s'étend transversalement, voire perpendiculairement, à la paroi formant le culot 10.
  • Selon l'exemple de réalisation illustré, la bougie d'allumage 5 peut comprendre autant d'électrodes primaire de masse 17 que d'électrodes primaires 11, chaque électrode primaire de masse 17 s'étendant alors à proximité de l'une des électrodes primaires 11 de sorte à définir un espace inter-électrodes primaire 18 qui lui est propre relativement à la deuxième extrémité 11b de celle-ci. Selon un mode de réalisation alternatif, non représenté par les figures, la bougie d'allumage 5 peut comprendre une unique électrode primaire de masse 17 s'étendant radialement de manière continue sur au moins une partie de la surface intérieure 10' du culot 10 de sorte à définir une pluralité d'espaces inter-électrodes primaires 11 relativement à des électrodes primaires 11 distinctes.
  • Similairement, la bougie d'allumage 5 comprend au moins une électrode secondaire de masse 19 définissant un espace inter-électrodes secondaire 20 relativement à l'électrode secondaire 12. L'au moins une électrode secondaire de masse 19 est directement ou indirectement reliée au culot 10, ou éventuellement comprise dans le culot 10, et s'étend dans l'environnement extérieur 15 à la préchambre 14, en regard de la deuxième extrémité 11b de l'électrode secondaire 12 le long d'au moins une direction. Les figures illustrent différentes possibilités de mise en oeuvre de l'électrode secondaire de masse 19, davantage détaillées ci-après, pouvant être appliquées aux différents modes de réalisation.
  • La bougie d'allumage 5 comprend encore une pluralité d'orifices 21 configurés pour relier fluidiquement le volume de la préchambre 14 à l'environnement extérieur 15, et au moins une ouverture 22 configurée pour permettre le passage de l'au moins une électrode secondaire 12, notamment d'au moins la deuxième extrémité 11b, depuis la préchambre vers l'environnement extérieur 15.
  • Lesdits orifices 21 peuvent être inclinés, c'est à dire orienté selon un angle relativement à l'axe principal 100 de la bougie d'allumage 5 de sorte que des gaz entrant dans la préchambre 14 de la bougie d'allumage se déplacent selon un motif de tourbillon circonférentiel autour de l'axe principal 100. Les figures illustrent différents exemples de mises en oeuvre des orifices 21 et de l'ouverture 22 selon différents exemples de modes de réalisation de la présente invention. Des possibilités de réalisation desdits orifices 21 sont illustrés, à titre informatif, en lignes pointillés dans les coupes des représentations des différents modes de réalisation. Par exemple, dans le cas de la bougie d'allumage 5 illustrée à la figure 1, les orifices 21 s'étendent au-dessus, le long de l'axe principal 100, du plan de coupe C-C
  • Les figures 1 et 2 illustrent un premier mode de réalisation de la bougie d'allumage 5 selon l'invention. La description précédente, décrivant de manière générale la bougie selon l'invention, s'applique mutatis mutandis.
  • Selon le premier mode de réalisation, la bougie d'allumage 5 comprend, en outre, un organe extrêmal 23 électriquement conducteur, relié au culot 10 et configuré pour délimiter au moins en partie la préchambre 14. Particulièrement, l'organe extrêmal est configuré pour coopérer avec la culot 10 afin de fermer et/ou délimiter le volume de la préchambre 14. L'organe extrêmal 23 est disposé au niveau d'une partie inférieure du culot 10 de sorte à délimiter au moins une zone inférieure de la préchambre 14.
  • En d'autres termes, à l'échelle de la bougie d'allumage 5, l'organe extrêmal 23 est opposé, le long de l'axe principal 100 et de la direction longitudinale, à l'extrémité supérieure du corps 9.
  • De manière préférentielle, l'organe extrêmal 23 est une pièce électriquement conductrice, notamment comprenant un matériau métallique, rapportée et fixée sur le culot 10. Notamment, l'organe extrêmal 23 est avantageusement fixé par soudage au culot 10, par exemple au moyen d'un ou plusieurs points de soudure 29. L'ajout d'une pièce rapportée permet, d'une part, un assemblage plus simple de la bougie d'allumage 5 et, d'autre part, d'utiliser des culots 10 préexistants, par exemple adaptés au moins aux différents modes de réalisation exposés ci-après. Selon une alternative non représentée, l'organe extrêmal 23 et le culot 10 peuvent former un ensemble monobloc électriquement conducteur, c'est-à-dire qu'ils ne peuvent être dissociés l'un de l'autre sans résulter en la dégradation, voire la destruction, dudit ensemble.
  • Selon une première variante du premier mode de réalisation, l'organe extrêmal 23 présente un profil en « U » s'étendant, le long de la direction longitudinale, dans le prolongement du culot 10. Selon la forme du culot 10, l'organe extrêmal 23 peut ainsi comprendre une ou plusieurs parois latérales reliées entre elles par une paroi intermédiaire. Par exemple, lorsque l'organe primaire 23, présente une forme cylindrique à base circulaire, tel qu'illustré, il comprend une seule paroi. A l'inverse, lorsqu'il présente une forme cylindrique à base polygonale, il comprend une pluralité de parois. Selon un exemple non limitatif, l'organe extrêmal 23 peut ainsi présenter la forme d'un capuchon. La description ci-après est faite en référence à l'exemple de réalisation illustré d'organe extrêmal 23, comprenant une seule paroi, il est néanmoins entendu qu'elle s'étend mutatis mutandis à un organe extrêmal comprenant une pluralité de parois latérales.
  • L'organe extrêmal 23 comprend ici les orifices 21 et l'ouverture 22 tels qu'exposés précédemment.
  • Notamment, la paroi latérale de l'organe extrêmal 23 comprend la pluralité d'orifices 21 tandis que la paroi intermédiaire comprend l'ouverture 22 apte à permettre le passage de l'au moins une électrode secondaire 12. De manière optionnelle mais préférentielle, la pluralité d'orifices 21 est disposée, le long de la direction longitudinale, dans une partie inférieure, notamment une moitié inférieure, de la paroi latérale.
  • L'ouverture 22 est disposée dans la paroi intermédiaire de sorte à s'étendre en regard de l'au moins une électrode secondaire 12 le long de la direction longitudinale. Par exemple, dans le cas d'une unique électrode secondaire 12 en position centrale, l'ouverture 22 et l'électrode secondaire sont centrées sur l'axe principal 100 de la bougie d'allumage 5.
  • Selon cette première variante du premier mode de réalisation, la portion extrêmale 16 du corps 9 entoure, le long de la direction définie par l'axe principal 100, au moins un segment de l'au moins une électrode secondaire 12 s'étendant dans la préchambre 14 et en regard de bords de l'ouverture 22. La portion extrêmale 16 forme ainsi un manchon continu entourant l'au moins une électrode secondaire 12 au travers de l'ensemble de la préchambre 14 et au travers de la paroi intermédiaire de l'organe extrêmal 23, c'est-à-dire aussi bien au niveau du segment de l'électrode secondaire disposé en regard des deuxièmes extrémités 11b des électrodes primaires 11 qu'au niveau du passage au travers de l'organe extrêmal 23.
  • L'ouverture 22 est alors dimensionnée de sorte à permettre le passage de l'au moins une électrode secondaire 12 et de la portion extrêmale 16 du corps 9 réalisée dans un matériau électriquement isolant. La portion extrêmale 16 permet ainsi d'isoler électriquement l'au moins une électrode secondaire 12 relativement aux électrodes primaires 11 d'une part et relativement au culot 10 et à l'organe extrêmal 23, électriquement conducteurs, d'autre part.
  • La paroi intermédiaire peut alors être au contact, et notamment en prise, de la portion extrêmale 16 électriquement isolante de sorte à maintenir l'électrode secondaire 12 le long d'au moins une direction, notamment d'une direction orthogonale à l'axe principal 100.
  • L'électrode secondaire de masse 19 est également comprise dans l'organe extrêmal 23. Selon une première alternative de réalisation, illustrée à la figure 1, l'électrode secondaire de masse 19 peut présenter la forme d'une pièce métallique courbée 24 reliée à au moins l'une des parois de l'organe extrêmal 23, par exemple la paroi latérale et/ou la paroi intermédiaire. L'électrode secondaire de masse 19 s'étend en saillie de la paroi intermédiaire, par exemple au moins en partie dans la continuité de la paroi latérale, et comprend un retour s'étendant, le long de la direction longitudinale, en regard de la deuxième extrémité 11b de l'au moins une électrode secondaire 12. L'espace inter-électrodes secondaire 20 est alors au moins partiellement défini le long de la direction longitudinale. La pièce métallique courbée 24 formant l'électrode secondaire de masse 19 est de préférence une pièce rapportée soudée sur l'organe extrêmal 23, par exemple par un ou plusieurs points de soudure 29.
  • Selon une deuxième variante du premier mode de réalisation, illustrée à la figure 2, l'électrode secondaire de masse 19 est directement ou indirectement reliée au culot 10, et elle est configurée pour délimiter au moins en partie la préchambre 14. L'électrode secondaire de masse 19 est confondue avec au moins une partie de l'organe extrêmal 23. En l'espèce, l'électrode secondaire de masse 19 est confondue avec la paroi intermédiaire. Elle participe ainsi à délimiter la préchambre 14 et s'étend en regard de la deuxième extrémité 11b, libre, de l'au moins une électrode secondaire 12 le long d'au moins une direction orthogonale à l'axe principal 100. A la différence de la pièce métallique courbée 24 précédemment décrite, s'étendant ponctuellement en regard de la deuxième extrémité 11b de l'au moins une électrode secondaire 12, la paroi intermédiaire entoure de manière continue l'au moins une électrode secondaire 12. En ce sens, au niveau de l'ouverture 22, au moins une partie de la deuxième extrémité libre 12b de l'électrode secondaire 12 qui est dépourvue de la portion extrêmale 16 électriquement isolante s'étend en regard de l'organe extrêmal 23, notamment de la paroi intermédiaire, le long d'au moins une direction orthogonale à l'axe principal 100. Autrement dit, le positionnement relatif de la deuxième extrémité libre 12b de l'électrode secondaire 12 et de l'organe extrêmal 23 forme un renfoncement dans lequel s'étend au moins une partie de l'électrode secondaire 12 qui n'est pas entourée de l'organe extrêmal 16 et qui est disposée en regard de l'organe extrêmal 23. Une telle alternative permet avantageusement de limiter l'encombrement généré par la bougie d'allumage 5 le long de la direction longitudinale, autrement dit, l'encombrement généré au sein de la chambre de combustion 13 lorsque la bougie d'allumage 5 est disposée dans le moteur 2.
  • L'ensemble formé par le culot 10, le corps 9 et l'organe extrêmal délimite ainsi la préchambre 14 de combustion 13 de la bougie d'allumage 5. Particulièrement, la bougie d'allumage 5 peut être équipée d'éléments d'étanchéité, tels que des joints, de sorte à assurer l'étanchéité de la préchambre 14 au niveau de zones de contact entre le culot 10 et le corps 9 par exemple, ou encore entre la paroi intermédiaire et l'organe extrêmal 23. De la sorte, la circulation de fluide est limitée à la pluralité d'orifices 21. Selon un exemple non limitatif, un joint circulaire peut être placé entre le corps 9 et le culot 10, au niveau d'une zone supérieure de la préchambre 14, par exemple au niveau d'un épaulement, non représenté, réalisé dans le corps 9 et/ou le culot 10. Similairement, un joint circulaire peut être disposé dans et/ou aux abords de l'ouverture 22 de manière à entourer l'organe extrêmal 23.
  • Pour rappel également, tel qu'exposé plus haut, selon différentes alternatives de réalisation, la bougie d'allumage 5 peut comprendre :
    • une ou plusieurs électrodes primaires 11 ; et/ou
    • au moins une électrode primaire 11 présentant une section transversale courbée, en arc de cercle ou annulaire disposée de manière à entourer l'électrode secondaire 12 par exemple.
  • Selon un deuxième mode de réalisation, illustré aux figures 3 et 4, et un troisième mode de réalisation, illustré aux figures 5 et 6, la portion extrêmale 16 du corps 9 entoure, le long de la direction définie par l'axe principal 100, au moins un premier segment de la partie intermédiaire 11c de l'électrode secondaire 12 s'étendant en regard de la deuxième extrémité 11b de chacune des électrodes primaires 11 tandis qu'un deuxième segment de l'au moins une électrode secondaire 12, interposé entre le premier segment et la deuxième extrémité 11b de l'au moins une électrode le long de l'axe principal 100, en est dépourvue. De la sorte, la portion extrêmale 16 n'entoure, le long de la direction longitudinale, qu'une partie de l'au moins une électrode secondaire 12 et le volume de la préchambre 14 en est augmenté relativement au premier mode de réalisation exposé ci-dessus.
  • La bougie d'allumage 5 comprend alors, en outre, au moins un élément isolant 25, particulièrement électriquement isolant, rapporté et configuré pour coopérer avec l'électrode secondaire 12 de sorte à l'isoler électriquement relativement à l'organe extrêmal 23 et/ou au culot 10. L'élément isolant 25 borde et/ou délimite l'ouverture 22 de la préchambre 14 de sorte à entourer au moins en partie l'électrode secondaire 12. Le deuxième segment, interposé entre le premier segment et l'ouverture 22 le long de l'axe principal 100, est dépourvu de corps 9 et d'élément isolant 25 électriquement. Similairement au corps 9, ledit élément 25 est réalisé dans un matériau électriquement isolant tel que de la céramique, notamment de la céramique à base d'alumine.
  • Dans le cas d'une première variante du deuxième mode de réalisation illustré à la figure 3, l'élément isolant 25 comprend une pastille 25' configurée pour coopérer avec l'organe extrêmal 23 tel qu'exposé précédemment en référence au premier mode de réalisation. La description ci-dessus, relative à l'organe extrêmal 23, s'applique mutatis mutandis au présent mode de réalisation.
  • Similairement à la portion extrêmale 16, ladite pastille 25' entoure l'au moins une électrode secondaire 12 de sorte à l'isoler électriquement relativement à l'organe extrêmal 23 au niveau de son passage au travers de l'ouverture 22. En outre, une telle pastille 25' a fonction de fixation de l'au moins une électrode secondaire 12 relativement à l'organe extrêmal 23 et, par extension, relativement au culot 10.
  • L'ouverture 22 de l'organe extrêmal 23 est ainsi dimensionnée pour recevoir l'au moins une électrode secondaire 12 ainsi que la pastille 25'. La pastille 25' électriquement isolante peut présenter, par exemple deux faces planes, opposées l'une à l'autre le long de la direction longitudinale de la bougie d'allumage 5. La pastille 25' comprend un trou 26 traversant, s'étendant de l'une desdites faces à l'autre, apte à recevoir l'électrode secondaire 12.
  • De manière optionnelle mais préférentielle, la pastille 25' est maintenue le long d'au moins un sens de la direction définie par l'axe principal 100 par l'intermédiaire d'au moins un élément de fixation 27. Par exemple, la pastille 25' comprend un rebord configuré pour s'étendre au contact d'au moins une face intérieure de l'organe extrêmal 23, notamment de la paroi intermédiaire. L'organe extrêmal 23 forme ainsi butée dudit rebord de sorte à limiter le déplacement de la pastille 25' le long d'au moins d'un sens de la direction longitudinale relativement à l'électrode secondaire 12 et à l'organe extrêmal 23. Afin de prévenir le déplacement de la pastille 25' le long du sens opposé de cette même direction, la bougie extrêmale peut avantageusement comprendre une collerette de blocage 27', par exemple soudée, disposée à la liaison entre l'électrode secondaire 12 et la pastille 25', par exemple au niveau de la face de la pastille 25' tournée vers la préchambre 14.
  • La pastille 25' présente une épaisseur adaptée de sorte que la deuxième extrémité 11b de l'au moins une électrode secondaire 12 est libre et s'étend au moins en partie à nu dans l'environnement extérieur 15.
  • De manière préférentielle, pour la première variante du deuxième mode de réalisation, l'électrode secondaire de masse 19 comprend une pièce métallique courbée 24 telle que décrite précédemment. La pastille 25' est alors dimensionnée et conformée de sorte à s'étendre, le long de la direction longitudinale, à distance non nulle du retour formé par ladite pièce métallique courbée 24.
  • Dans une deuxième variante du deuxième mode de réalisation, représentée à la figure 4, l'élément isolant 25 comprend une pastille 25' configurée pour coopérer avec une électrode secondaire de masse 19 qui est directement ou indirectement reliée au culot 10, de manière similaire à la deuxième variante du premier mode de réalisation décrite précédemment en référence à la figure 2. L'électrode secondaire de masse 19 est confondue avec au moins une partie de l'organe extrêmal 23.
  • L'électrode secondaire de masse 19 peut être formée par un couvercle 28 électriquement conducteur, par exemple métallique, directement relié au culot 10 de sorte à fermer le volume de la préchambre 14. Le couvercle 28 peut former un ensemble monobloc avec le culot 10 ou, de manière préférentielle, être rapporté et fixé sur le culot 10, par exemple par soudage. Le couvercle 28 peut alors présenter une forme plane, ou sensiblement plane ou peut présenter un profil en « U » similaire à ce qui a été exposé précédemment en référence à l'organe extrêmal 23 dans le premier mode de réalisation.
  • La pastille 25' telle que décrite précédemment est alors dimensionnée de sorte à pouvoir être inséré dans le culot 10, par exemple de manière à s'étendre au moins en partie au contact de la surface intérieure 10' du culot 10. Une partie de la préchambre 14 est alors délimitée par un empilement, le long des directions orthogonales à l'axe principal 100, de la pastille 25' et de la ou les paroi(s) du culot 10.
  • La pluralité d'orifices 21 tels qu'exposés précédemment s'étend au travers de la paroi du culot 10 de sorte à relier fluidiquement la préchambre 14 à l'environnement extérieur 15.
  • Le couvercle 28 comprend l'ouverture 22, laquelle est longitudinalement disposée en regard d'un trou 26 compris dans la pastille 25' et configuré pour permettre le passage d'au moins la deuxième extrémité 12b de l'au moins une électrode secondaire 12 vers l'environnement extérieur 15. Le couvercle 28 entoure de manière continue l'électrode secondaire 12 et forme l'électrode secondaire de masse 19. Une telle alternative permet avantageusement de limiter l'encombrement généré par la bougie d'allumage 5 le long de la direction longitudinale.
  • Selon le troisième mode de réalisation, illustré aux figures 5 et 6, la bougie d'allumage 5 comprend un élément isolant 25 électriquement se distinguant du deuxième mode de réalisation en ce que ledit élément présente une forme similaire à celle de l'organe extrêmal 23 tel que décrit précédemment en référence au premier mode de réalisation.
  • Dans un tel mode de réalisation, l'élément isolant 25 présente une forme de capuchon telle que décrite précédemment, dont un profil en « U » peut s'étendre, le long de la direction longitudinale, au moins en partie dans le prolongement du culot 10. Selon la forme du culot 10, l'élément isolant 25 peut ainsi comprendre un ou flancs latéraux reliés entre eux par un flanc intermédiaire.
  • L'élément isolant 25 peut être réalisé en céramique, notamment à base d'alumine, et comprend les orifices 21 et l'ouverture 22 tels qu'exposés plus haut. Notamment, les flancs latéraux de l'élément isolant 25 comprennent la pluralité d'orifices 21 tandis que le flanc intermédiaire comprend l'ouverture 22 apte à permettre le passage de l'au moins une électrode secondaire 12. De manière optionnelle mais préférentielle, la pluralité d'orifices 21 est disposée, le long de la direction longitudinale, dans une partie inférieure, notamment une moitié inférieure, des flancs latéraux.
  • L'ouverture 22 est disposée dans le flanc intermédiaire de sorte à s'étendre en regard de l'électrode secondaire 12 le long de la direction longitudinale. Par exemple, l'ouverture 22 et l'électrode secondaire 12 peuvent être centrées sur l'axe principal 100 de la bougie d'allumage 5.
  • Similairement à ce qui a été décrit en référence au deuxième mode de réalisation, le premier segment de l'au moins une électrode secondaire 12 est entourée par la portion extrêmale 16 du corps 9 tandis que le deuxième segment en est dépourvu. L'ouverture 22 comprise dans l'élément isolant 25 est dimensionnée de sorte à permettre le passage de l'au moins une électrode secondaire 12. A titre d'exemple non limitatif, des bords de l'ouverture 22 peuvent s'étendre aux abords ou en prise de l'au moins une électrode secondaire 12. L'élément isolant 25, permet d'isoler électriquement l'électrode secondaire 12 relativement au culot 10 et participe à maintenir l'électrode secondaire 12 le long d'au moins une direction, notamment d'une direction orthogonale à l'axe principal 100.
  • La préchambre 14 est alors délimitée par l'élément isolant 25, le culot 10 et le corps 9 de la bougie d'allumage 5.
  • De manière optionnelle mais préférentielle, l'élément isolant 25 peut être maintenu relativement à l'électrode secondaire 12 et/ou relativement au culot 10 le long d'au moins un sens de la direction définie par l'axe principal 100 par l'intermédiaire d'au moins un élément de fixation 27, tel qu'une rondelle de blocage 27" disposée dans l'environnement extérieur 15, au contact d'une face du flanc intermédiaire opposée à la préchambre 14 et tournée vers l'environnement extérieur 15.
  • Selon le troisième mode de réalisation, lorsque l'électrode secondaire de masse 19 présente la forme d'une pièce métallique courbée 24, tel qu'illustré à la figure 4 et décrit précédemment, ladite pièce métallique courbée 24 est reliée au culot 10. L'électrode secondaire de masse 19 s'étend en saillie de la paroi du culot 10, par exemple au moins en partie dans la continuité de ladite paroi et/ou au contact de l'élément isolant 25 électriquement, par exemple du flanc latéral. Elle comprend un retour s'étendant longitudinalement en regard de la deuxième extrémité 11b de l'au moins une électrode secondaire 12. L'espace inter-électrodes secondaire 20 est alors au moins partiellement défini le long de la direction longitudinale. La pièce métallique courbée 24 formant l'électrode secondaire de masse 19 est, de préférence, rapportée soudée avec le culot 10, notamment par un ou plusieurs points de soudure 29.
  • L'élément isolant 25 est maintenu sur le culot 10 par l'intermédiaire de l'électrode secondaire 12.
  • Selon une deuxième variante du troisième mode de réalisation, illustrée à la figure 6, l'électrode secondaire de masse 19 peut être formée par un couvercle 28 électriquement conducteur, par exemple métallique, directement relié au culot 10 de sorte à fermer le volume de la préchambre 14. Le couvercle 28 peut former un ensemble monobloc avec le culot 10 ou, de manière préférentielle, être rapporté et fixé sur le culot 10, par exemple par soudage. Le couvercle 28 peut alors présenter une forme plane, ou sensiblement plane ou peut présenter un profil en « U » similaire à ce qui a été exposé précédemment en référence à l'organe extrêmal 23 dans le premier mode de réalisation.
  • L'élément isolant 25 tel que décrit précédemment est alors dimensionné de sorte à pouvoir être inséré dans le culot 10, par exemple de manière à s'étendre au moins en partie au contact de la surface intérieure 10' du culot 10. Une partie de la préchambre 14 est alors délimitée par un empilement, le long des directions orthogonales à l'axe principal 100, de l'élément isolant 25 et de la ou les paroi(s) du culot 10.
  • En ce sens, la pluralité d'orifices 21 tels qu'exposés précédemment s'étend au travers de l'élément isolant 25 et de la paroi du culot 10 de sorte à relier fluidiquement la préchambre 14 à l'environnement extérieur 15.
  • De même, le couvercle 28 comprend l'ouverture 22, laquelle est longitudinalement disposée en regard d'un trou 26 compris dans l'élément isolant 25 et configuré pour permettre le passage d'au moins la deuxième extrémité 12b de l'au moins une électrode secondaire 12 vers l'environnement extérieur 15. Le couvercle 28 entoure de manière continue l'électrode secondaire 12 et forme l'électrode secondaire de masse 19. Une telle alternative permet avantageusement de limiter l'encombrement généré par la bougie d'allumage 5 le long de la direction longitudinale.
  • Selon des alternatives des deuxièmes et troisièmes modes de réalisation, tel que décrit précédemment, la bougie d'allumage 5 peut comprendre :
    • une ou plusieurs électrodes primaires 11 ; et/ou
    • au moins une électrode primaire 11 présentant une section transversale courbée, en arc de cercle ou annulaire ; et/ou
    • un ou plusieurs organes d'étanchéité.
  • La bougie d'allumage 5 selon l'invention permet ainsi avantageusement de commander indépendamment ou simultanément l'au moins une électrode primaire 11 et l'au moins une électrode secondaire 12, électriquement isolées l'une de l'autre, de manière à entrainer un allumage du combustible indépendant ou simultané à partir de deux espaces distincts, à savoir la préchambre 14 de combustion de la bougie d'allumage 5 et/ou la chambre de combustion 13 du moteur 2 sur lequel est équipé ladite bougie.
  • L'allumage du combustible à partir de la préchambre 14 de combustion s'effectue en appliquant une haute tension entre la deuxième extrémité 11b de l'au moins une électrode primaire 11 et l'électrode primaire de masse 17. Un arc électrique, ou étincelle, se forme alors dans l'espace inter-électrodes primaire 18, propre à chaque électrode primaire 11, situé dans la préchambre 14 de combustion 13. La préchambre 14 étant remplie d'un mélange inflammable, la survenue de cette étincelle provoque l'inflammation du combustible.
  • L'allumage du combustible directement dans la chambre de combustion 13 délimitée par la culasse 8 du moteur 2 s'effectue en appliquant une haute tension entre la deuxième extrémité 12b de l'électrode secondaire 12 et l'électrode secondaire de masse 19. Un arc électrique se forme alors dans l'espace inter-électrodes secondaire 20 situé dans la chambre de combustion 13, créant l'inflammation du combustible à partir de cette étincelle.
  • L'invention concerne, en outre, un procédé de fonctionnement d'un moteur 2 à allumage commandé ou d'un système d'allumage 3 commandé selon l'invention comprenant, les modes, autrement dit « étapes », suivants :
    • un premier mode de fonctionnement avec production d'une étincelle par bougie et par cycle moteur 2 dans la préchambre 14 par l'intermédiaire de l'au moins une électrode primaire 11, et/ou
    • un deuxième mode de fonctionnement avec production d'une étincelle par bougie et par cycle moteur 2 dans un environnement extérieur 15 à la préchambre 14 par l'intermédiaire de l'au moins une électrode secondaire 12, et/ou
    • un troisième mode de fonctionnement avec production de deux étincelles par bougie et par cycle moteur 2 respectivement dans les espaces inter-électrodes primaire 18 et secondaire 20, l'une dans la préchambre 14 par l'intermédiaire de l'au moins une électrode primaire 11 et l'autre dans un environnement extérieur 15 à la préchambre 14 par l'intermédiaire de l'au moins une électrode secondaire 12, lesdites étincelles pouvant être décalées ou non dans le temps l'une par rapport à l'autre.
  • Notamment, dans le cas du troisième mode de fonctionnement, les deux étincelles peuvent être décalées dans le temps d'une durée correspondant à un degré de rotation donné de vilebrequin du moteur 2.
  • L'allumage du combustible peut donc être commandé de façon sélective à partir de l'espace le plus adéquat parmi la préchambre 14 de combustion 13 et/ou la chambre de combustion 13, selon les conditions d'utilisation du moteur 2.
  • Par exemple, dans des conditions courantes d'utilisation du moteur 2 ne risquant pas d'altérer la préchambre 14 de combustion 13, la commande de l'allumage peut être réalisée à partir de l'électrode primaire 11 débouchant dans la préchambre 14 de combustion 13. La bougie d'allumage 5 permet alors avantageusement d'augmenter le rendement volumétrique du moteur 2 tout en limitant l'apparition de cliquetis.
  • Lors de phases spécifiques d'utilisation du moteur 2, telles qu'un démarrage à froid du moteur 2 ou une phase de chauffe du post-traitement, la commande de l'allumage peut être réalisée à partir de l'électrode secondaire 12, traversant la préchambre 14 pour déboucher dans la chambre de combustion 13. La bougie d'allumage 5 bénéficie ainsi de meilleures performances dans des cas d'utilisation où une bougie à préchambre 14 s'avérerait peu performante.
  • Ainsi, en combinant le fonctionnement d'une bougie à préchambre 14 et d'une bougie standard, la bougie d'allumage 5 permet d'augmenter le rendement volumétrique d'un moteur 2 thermique. L'agencement et les dimensions de la préchambre 14 rendent la bougie d'allumage 5 adaptées à une utilisation dans différentes conditions de fonctionnement du moteur 2.
  • La présente invention ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations décrits et illustrés ici et elle s'étend également à tout moyen ou configuration équivalents et à toute combinaison techniquement opérante de tels moyens dans la mesure où ils remplissent in fine les fonctionnalités décrites et illustrées dans le présent document.

Claims (10)

  1. Bougie d'allumage (5) pour moteur (2) à allumage commandé comprenant un corps (9) électriquement isolant s'étendant le long d'une d'un axe principal (100) et un culot (10) électriquement conducteur, ledit culot (10) étant relié au corps (9) de sorte à délimiter au moins en partie une préchambre (14) d'allumage, caractérisé en ce que la bougie comprend, en outre :
    - au moins une électrode primaire (11) s'étendant au travers du corps (9) et dont une extrémité libre est disposée dans la préchambre (14) ;
    - au moins une électrode secondaire (12) s'étendant au travers du corps (9) et de la préchambre (14) et dont une extrémité libre est disposée dans un environnement extérieur (15) à la préchambre (14), notamment une chambre de combustion (13) d'un moteur (2), le corps (9) comprenant une portion extrêmale (16) configurée pour entourer au moins en partie un segment de l'électrode secondaire (12) disposé dans la préchambre (14) ;
    - au moins une électrode primaire de masse (17) définissant un espace inter-électrodes primaire (18) relativement à l'au moins une électrode primaire (11) et au moins une électrode secondaire de masse (19) définissant un espace inter-électrodes secondaire (20) relativement à l'au moins une électrode secondaire (12) ;
    - une pluralité d'orifices (21) configurés pour relier fluidiquement un volume intérieur de la préchambre (14) à l'environnement extérieur (15) et au moins une ouverture (22) configurée pour permettre le passage de l'au moins une électrode secondaire (12) vers l'environnement extérieur (15).
  2. Bougie d'allumage (5) selon la revendication précédente, comprenant un organe extrêmal (23) électriquement conducteur, relié au culot (10) et configuré pour délimiter au moins en partie la préchambre (14), l'organe extrêmal (23) comprenant l'au moins une ouverture (22) et la pluralité d'orifices (21).
  3. Bougie d'allumage (5) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle la portion extrêmale (16) du corps (9) entoure, le long de la direction définie par l'axe principal (100), au moins un segment de l'au moins une électrode secondaire (12) s'étendant dans la préchambre (14) et en regard de bords de l'ouverture (22) de la préchambre (14).
  4. Bougie d'allumage (5) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle :
    - la portion extrêmale (16) du corps (9) entoure, le long de la direction définie par l'axe principal (100), au moins un premier segment de l'au moins une électrode secondaire (12) s'étendant en regard de l'extrémité libre de l'au moins une électrode primaire (11),
    - la bougie comprend un élément isolant (25) rapporté, bordant et/ou délimitant l'ouverture (22) de la préchambre (14) de sorte à entourer au moins en partie l'électrode secondaire (12) ;
    - un deuxième segment, interposé entre le premier segment et l'ouverture (22) le long de l'axe principal (100), est dépourvu de corps (9) et d'élément électriquement isolant.
  5. Bougie d'allumage (5) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle :
    - l'électrode secondaire de masse (19) est directement ou indirectement reliée au culot (10) et configurée pour s'étendre, le long de l'axe principal (100) et dans l'environnement extérieur (15) à la préchambre (14), en regard de l'extrémité libre de l'au moins une électrode secondaire (12) ; ou
    - l'électrode secondaire de masse (19) est directement ou indirectement reliée au culot (10) et configurée pour délimiter au moins en partie la préchambre (14), l'électrode secondaire de masse (19) s'étendant en regard de l'extrémité libre de l'au moins une électrode secondaire (12) le long d'au moins une direction orthogonale à l'axe principal (100).
  6. Bougie d'allumage (5) selon l'une des revendications précédentes, comprenant :
    - une pluralité d'électrodes primaires (11) ; et/ou
    - au moins une électrode primaire (11) présentant une section transversale courbée, en arc de cercle ou annulaire.
  7. Culasse (8) pour moteur (2) à allumage commandé comprenant au moins une bougie d'allumage (5) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que :
    - ladite bougie d'allumage (5) est disposée dans un emplacement de la culasse (8) prévu pour une bougie d'allumage (5) standard, et
    - une extrémité libre de l'au moins une électrode secondaire (12) de ladite bougie d'allumage (5) est disposée dans un environnement extérieur (15) à ladite bougie compris dans la culasse (8).
  8. Système d'allumage (3) commandé comprenant une unité de commande (4) d'allumage, une bougie d'allumage (5) selon l'une des revendications 1 à 6, un premier circuit (6) électrique haute tension, configuré pour être relié à l'au moins une électrode primaire (11) et un deuxième circuit (7) électrique haute tension configuré pour être relié à l'au moins une électrode secondaire (12).
  9. Moteur (2) à allumage commandé comprenant une culasse (8) selon la revendication (7) et/ou au moins une bougie d'allumage (5) selon l'une des revendications 1 à 6.
  10. Procédé de fonctionnement d'un moteur (2) à allumage commandé selon la revendication 9 ou d'un système d'allumage (3) commandé selon la revendication 8, comprenant :
    - une étape de production d'une étincelle par cycle moteur (2) et par bougie dans la préchambre (14) par l'intermédiaire de l'au moins une électrode primaire (11), et/ou
    - une étape de production d'une étincelle par cycle moteur (2) et par bougie dans un environnement extérieur (15) à la préchambre (14) par l'intermédiaire de l'au moins une électrode primaire (11), et/ou
    - une étape de production de deux étincelles par cycle moteur (2) et par bougie, respectivement dans les espaces inter-électrodes primaire et secondaire, l'une dans la préchambre (14) par l'intermédiaire de l'au moins une électrode primaire (11) et l'autre dans un environnement extérieur (15) à la préchambre (14) par l'intermédiaire de l'au moins une électrode secondaire (12), lesdites étincelles étant décalées ou non dans le temps l'une par rapport à l'autre.
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