FR2504745A1 - IGNITER FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE - Google Patents

IGNITER FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE Download PDF

Info

Publication number
FR2504745A1
FR2504745A1 FR8124201A FR8124201A FR2504745A1 FR 2504745 A1 FR2504745 A1 FR 2504745A1 FR 8124201 A FR8124201 A FR 8124201A FR 8124201 A FR8124201 A FR 8124201A FR 2504745 A1 FR2504745 A1 FR 2504745A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
insulator
igniter
silicon nitride
electrode
ceramic
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.)
Granted
Application number
FR8124201A
Other languages
French (fr)
Other versions
FR2504745B1 (en
Inventor
Paul Edward Rempes Jr
Jonathan Wayne Hinton
Nolan Arthur Ryan
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.)
Federal Mogul Ignition LLC
Original Assignee
Champion Spark Plug Co
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 Champion Spark Plug Co filed Critical Champion Spark Plug Co
Publication of FR2504745A1 publication Critical patent/FR2504745A1/en
Application granted granted Critical
Publication of FR2504745B1 publication Critical patent/FR2504745B1/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00Sparking plugs
    • H01T13/52Sparking plugs characterised by a discharge along a surface
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00Sparking plugs
    • H01T13/20Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
    • H01T13/38Selection of materials for insulation

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN ALLUMEUR DESTINE A DES MOTEURS A REACTION ET AUTRES MOTEURS A COMBUSTION INTERNE. CET ALLUMEUR CONTIENT UN ISOLATEUR CERAMIQUE TUBULAIRE 17 QUI RENFERME UNE PROPORTION IMPORTANTE DE NITRURE DE SILICIUM ET QUI EST DISPOSE A L'INTERIEUR DU CULOT 13 DE L'ALLUMEUR 10, AFIN QU'UNE DECHARGE DISRUPTIVE SE PRODUISE LE LONG D'UNE SURFACE 24 DE L'ISOLATEUR 17, ADJACENTE A L'ECLATEUR FORME ENTRE UNE ELECTRODE CENTRALE 14 ET UNE ELECTRODE DE MASSE CONSTITUEE PAR UNE SURFACE 18 DU CULOT 13. L'UTILISATION DU NITRURE DE SILICIUM PERMET D'ELIMINER L'OXYDE DE BERYLLIUM QUI EST TOXIQUE. DOMAINE D'APPLICATION : MOTEURS A REACTION ET AUTRES MOTEURS A COMBUSTION INTERNE.THE INVENTION RELATES TO AN IGNITER FOR REACTION ENGINES AND OTHER INTERNAL COMBUSTION ENGINES. THIS IGNITER CONTAINS A TUBULAR CERAMIC INSULATOR 17 WHICH CONTAINS A SIGNIFICANT PROPORTION OF SILICON NITRIDE AND WHICH IS PROVIDED INSIDE THE CAP 13 OF THE IGNITER 10, SO THAT DISRUPTIVE DISCHARGE OCCURS ALONG A SURFACE 24 OF THE INSULATOR 17, ADJACENT TO THE SPARKLER FORMED BETWEEN A CENTRAL ELECTRODE 14 AND A GROUND ELECTRODE CONSTITUTED BY A SURFACE 18 OF THE SOCKET 13. THE USE OF SILICON NITRIDE ELIMINATES THE BERYLLIUM OXIDE WHICH IS TOXIC. FIELD OF APPLICATION: REACTION ENGINES AND OTHER INTERNAL COMBUSTION ENGINES.

Description

L'invention concerne un allumeur du type àThe invention relates to an igniter of the type

haute énergie, destiné à un moteur à combustion interne.  high energy, intended for an internal combustion engine.

En service, par exemple dans un moteur à réaction, un tel allumeur est allumé par un dispositif d'allumage à décharge capacitive, soit du type à haute tension, soit du type à basse tension La décharge disruptive des allumeurs à haute tension se produit habituellement le long d'une surface d'une céramique diélectrique située de façon à être adjacente à un éclateur formé entre une électrode centrale et une électrode de masse Il faut appliquer une tension "élevée", habituellement de l'ordre de 10 000 à 30 000 volts, pour ioniser l'éclateur formé entre les électrodes afin de permettre la décharge de l'allumeur.  In use, for example in a jet engine, such an igniter is ignited by a capacitive discharge ignition device, either of the high voltage type or of the low voltage type. The disruptive discharge of the high voltage igniters usually occurs. along a surface of a dielectric ceramic located adjacent a spark gap formed between a center electrode and a ground electrode A "high" voltage should be applied, usually in the range of 10,000 to 30,000 volts, to ionize the spark gap formed between the electrodes to allow the discharge of the igniter.

Les allumeurs destinés à des dispositifs d'allu-  Lighters intended for lighting devices

mage à basse tension, habituellement de l'ordre de 200  Low voltage mage, usually around 200

à 5000 volts, présentent une surface électriquement semi-  at 5000 volts, have an electrically semi-

conductrice, adjacente à un éclateur formé entre une électrode centrale et une électrode de masse Il est  adjacent a spark gap formed between a central electrode and a ground electrode It is

apparu que dans un allumeur présentant une surface semi-  appeared in an igniter with a semi-surface

conductrice ainsi disposée, la tension nécessaire à une décharge disruptive est réduite par rapport à celle demandée pour un allumeur o cette position est occupée  conductive so arranged, the voltage required for a disruptive discharge is reduced compared to that required for an igniter o this position is occupied

par un isolateur.by an insulator.

Que l'allumeur soit à haute tension ou à basse tension, l'étincelle apparaissant entre l'électrode de masse et l'électrode centrale accompagne une décharge d'un  Whether the igniter is high voltage or low voltage, the spark appearing between the ground electrode and the central electrode accompanies a discharge of a

condensateur chargé précédemment La décharge du conden-  capacitor previously charged The discharge of condensa-

sateur confère à l'étincelle une haute énergie, à savoir  gives the spark a high energy, namely

jusqu'à environ 20 joules.up to about 20 joules.

On a suggéré et utilisé dans l'art antérieur  It has been suggested and used in the prior art

divers matériaux électriquement semi-conducteurs et iso-  various electrically semiconducting and insulating materials

lants, placés à proximité immédiate de l'éclateur d'allu-  placed in close proximity to the spark gap

meurs conçu pour des dispositifs d'allumage à basse tension et à haute tension, respectivement Parexemple, le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 3 558 959 décrit  For example, U.S. Patent No. 3,558,959 discloses low voltage and high voltage ignition devices.

un allumeur à basse tension utilisant des corps semi-  a low-voltage igniter using semi-

conducteurs composés de mélanges d'alumine et de carbure de silicium comprimés à chaud On également suggéré qu'il était possible de produire des semi-conducteurs  conductors composed of mixtures of alumina and hot-pressed silicon carbide It is also suggested that it was possible to produce semiconductors

convenant à des applications à basse tension en compri-  suitable for low voltage applications

mant un corps constitué d'un mélange de carbure de sili-  a body made of a mixture of silicon carbide

cium et de silicate d'aluminium, en noyant le corps  aluminum silicate, by drowning the body

dans des particules de carbure de silicium, et en procé-  in silicon carbide particles, and in process

dant à une cuisson (voir, par exemple, les brevets des Etats-Unis d'Amérique N O 3 376 367 et N' 3 573 231) De plus, le brevet des EtatsUnis d'Amérique No 3 968 057 décrit un procédé de production d'un semiconducteur en carbure de silicium lié par de l'alumine, destiné à un dispositif d'allumage à basse tension, haute énergie, et le brevet des Etats-Unis d'Amérique No 4 120 829 décrit un semi-conducteur perfectionné au carbure de silicium, comportant une phase de liaison en verre, non  In addition, United States Patent No. 3,968,057 discloses a process for the production of baking (see, for example, U.S. Patent Nos. 3,376,367 and 3,573,231). an alumina-bonded silicon carbide semiconductor for a high-energy, low-voltage ignition device, and US Patent No. 4,120,829, discloses an improved carbide semiconductor silicon, having a glass bonding phase, not

conductrice du courant électrique.conductor of the electric current.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N' 3 052 814 décrit des corps semiconducteurs en carbure de silicium lié par du nitrure de silicium, destinés à des allumeurs à basse tension Selon ce dernier brevet, des allumeurs  U.S. Patent No. 3,052,814 discloses silicon nitride bonded silicon carbide semiconductor bodies for low voltage igniters. According to the latter patent, lighters

comportant un corps semi-conducteur en carbure de sili-  having a semiconductor body of silicon carbide

cium lié avec du nitrure de silicium sont mieux aptes à supporter les forces de compression, les températures extrêmes, les vibrations et les effets d'érosion des étincelles rencontrés pendant le fonctionnement dans une chambre de combustion, que les allumeurs utilisant les matières de l'art antérieur L'utilisation de corps semi-conducteurs formés d'une masse nitrurée de Si et Si C s'est avérée minimiser les problèmes posés par la porosité excessive, l'insuffisance de résistance à la compression, la faible résistance à l'érosion par les  silicon nitride are better able to withstand the compressive forces, extreme temperatures, vibrations and erosion effects of sparks encountered during operation in a combustion chamber, than igniters using the materials of the PRIOR ART The use of semiconductor bodies formed of a nitrided mass of Si and Si C has been found to minimize the problems posed by excessive porosity, insufficient compressive strength, and low resistance to erosion. by the

étincelles, et les variations des caractéristiques ehi-  sparks, and variations in the ehi-

miques apparaissant dans la chambre de combustion (avec, pour conséquence, une variation des caractéristiques  appearing in the combustion chamber (with consequent variation in

électriques), ces problèmes étant posés par les semi-  These problems are posed by semi-electric

conducteurs des allumeurs suggérés dans l'art antérieur.  suggested igniter conductors in the prior art.

Le brevet britannique N O 717 555 décrit un procédé de production, à partir de silicium métallique, de corps profilés en nitrure de silicium Les corps en nitrure de silicium, liés par réaction, ainsi produits sont décrits comme étant résistants aux chocs thermiques, comme ayant  British Patent No. 717,555 discloses a method for producing, from silicon metal, silicon nitride shaped bodies. The reaction-bonded silicon nitride bodies thus produced are described as being resistant to thermal shock, as having

une grande résistance mécanique et comme étant très résis-  high mechanical strength and being very resistant

tants à l'oxydation et aux attaques chimiques De plus, les propriétés diélectriques des corps en nitrure de silicium produits conformément au procédé décrit dans le brevet No 717 555 précité sont indiquées comme étant similaires à celles de la silice Le brevet britannique précité suggère en outre qu'il serait possible d'utiliser  In addition, the dielectric properties of silicon nitride bodies produced in accordance with the process described in the aforementioned US Pat. No. 717,555 are shown to be similar to those of silica. that it would be possible to use

des corps en nitrure de silicium dans de nombreuses appli-  silicon nitride bodies in many applications.

cations à température élevée, ces applications compre-  cations at high temperature, these applications include

nant les chambres de combustion de moteurs à réaction, les garnissages de tuyères d'éjection, les chambres de combustion et les tuyères d'éjection de fusées, et les  jet combustion chambers, ejector nozzles, combustion chambers and rocket ejector nozzles, and

corps de bougies d'allumage.body of spark plugs.

Bien que l'on ait suggéré d'incorporer de nom-  Although it has been suggested to incorporate

breuses matières dans des allumeurs destinés à être mis en oeuvre dans des conditions très contraignantes (voir, par exemple, les brevets des Etats-Unis d'Amérique N O 2 684 665, N 2 786 158, n' 3 344 304 et N O 3 558 959),  Many materials are used in igniters for use under very stringent conditions (see, for example, U.S. Patent Nos. 2,684,665, 2,786,158, 3,344,304 and 3,558,304. 959),

il n'a pas été suggéré, jusqu'à présent, dans l'art anté-  it has not been suggested, so far, in the prior art

rieur d'utiliser du nitrure de silicium, seul ou en mélange avec d'autres matières, à la surface d'isolateurs adjacents à l'éclateur d'allumeurs commandés par des circuits d'allumage à haute tension, haute énergie Ces  to use silicon nitride, alone or mixed with other materials, on the surface of insulators adjacent to the igniter spark gap controlled by high-voltage, high-energy ignition circuits.

allumeurs sont soumis à des contraintes thermiquesméca-  igniters are subject to thermal stresses

niques et électriques extrêmement sévères lorsqu'ils sont utilisés dans des moteurs à réaction et dans d'autres  extreme electrical and electrical characteristics when used in jet engines and other

moteurs à combustion interne Les isolateurs connus jus-  internal combustion engines Insulators known

qu'à présent, utilisés dans de tels allumeurs, sont produits à partir de matières telles que l'alumine et l'oxyde de béryllium, ces deux matières étant connues pour la production de corps céramiques qui constituent des isolateurs électriques satisfaisants lorsqu'ils sont  now used in such igniters, are produced from materials such as alumina and beryllium oxide, both known for the production of ceramic bodies which are satisfactory electrical insulators when they are

convenablement disposés à proximité de l'extrémité d'allu-  conveniently located near the end of all

mage d'un allumeur à haute énergie Cependant, les iso-  of a high-energy igniter. However, the iso-

lateurs en alumine sont sujets à une érosion importante par les étincelles et à une dégradation par les chocs thermiques, en service Bien que les isolateurs réalisés à base d'oxyde de béryllium soient beaucoup plus durables et plus résistants aux chocs thermiques que ceux produits à partir de l'alumine, on considère que l'oxyde de béryllium  Alumina latters are subject to significant spark erosion and degradation by thermal shock, in service Although insulators made from beryllium oxide are much more durable and more resistant to thermal shock than those produced from of alumina, it is considered that beryllium oxide

est toxique pour l'homme et qu'il est donc moins souhai-  is toxic to humans and therefore less desirable

table de l'utiliser intensivement dans la fabrication  table to use it extensively in manufacturing

des allumeurs.igniters.

L'invention repose sur la constatation qu'il est possible de produire un allumeur perfectionné du type à haute énergie en assemblant convenablement, dans un tel allumeur, un corps d'isolateur composé de nitrure de silicium pratiquement pur ou d'une matière à base de nitrure de silicium, et présentant une surface parcourue, au moment d'une décharge, par une étincelle formée entre  The invention is based on the observation that it is possible to produce an improved high-energy type igniter by suitably assembling, in such an igniter, an insulator body composed of substantially pure silicon nitride or a base material. silicon nitride, and having a surface covered, at the moment of a discharge, by a spark formed between

une électrode centrale et une électrode de masse.  a center electrode and a ground electrode.

Il est apparu que des allumeurs à haute énergie, qui comprennent des corps convenablement formés, contenant une proportion importante de nitrure de silicium et placés en position appropriée dans leurs culots, présentent une plus grande longévité dans des conditions de service rencontrées dans'des applications telles que les moteurs à réaction, o les allumeurs sont soumis à de sévères contraintes thermiques, mécaniques et électriques Il  It has been found that high-energy igniters, which comprise suitably formed bodies, containing a large proportion of silicon nitride and placed in their appropriate positions in their caps, have a longer life under service conditions encountered in such applications. that jet engines, where igniters are subjected to severe thermal, mechanical and electrical

semble que les propriétés thermiques, mécaniques et électri-  seems that the thermal, mechanical and electrical properties

ques apparentes des corps d'isolateurs composés de matières à base de nitrure de silicium permettent non seulement à ces matières d'opposer une plus grande résistance à l'érosion par les étincelles et à la dégradation par les chocs thermiques que celle des isolateurs réalisés  apparent effects of the insulator bodies composed of silicon nitride materials not only allow these materials to oppose greater resistance to spark erosion and thermal shock degradation than that of the insulators produced.

en alumine# mais permettent également, de façon inatten-  in alumina # but also unexpectedly

due, à ces corps de se comporter presque aussi bien que des isolateurs composés d'oxyde de béryllium, sans soulever les problèmes de toxicité posés par cette dernière matière Par conséquent, l'invention concerne un allumeur perfectionné utilisant du nitrure de silicium, qui peut être produit sans présenter les dangers, pour le personnel, associés à la fabrication d'allumeurs  due to these bodies behaving almost as well as insulators composed of beryllium oxide, without raising the toxicity problems posed by the latter material Therefore, the invention relates to an improved igniter using silicon nitride, which can be produced without presenting the hazards to the personnel associated with the manufacture of igniters

contenant de l'oxyde de béryllium.containing beryllium oxide.

L'invention a donc pour objet un allumeur perfectionné à haute énergie pour moteurs à réaction et  The subject of the invention is therefore an improved high-energy igniter for jet engines and

autres moteurs à combustion interne.  other internal combustion engines.

L'invention a pour autre objet un allumeur compre-  Another object of the invention is an igniter comprising

nant un isolateur céramique qui contient une proportion importante de nitrure de silicium, l'isolateur étant logé de manière annulaire dans le culot de l'allumeur, à proximité de l'extrémité d'allumage, afin qu'une décharge disruptive, produite entre une électrode centrale et une électrode de masse de l'allumeur, apparaisse le long de  a ceramic insulator which contains a large proportion of silicon nitride, the insulator being housed annularly in the base of the igniter, near the ignition end, so that a disruptive discharge, produced between a center electrode and a ground electrode of the igniter, will appear along

la surface de l'isolateur.the surface of the insulator.

L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lequel: la figure 1 est une coupe longitudinale de l'allumeur à haute tension selon l'invention; la figure 2 est une coupe longitudinale à  The invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawing by way of non-limiting examples and in which: Figure 1 is a longitudinal section of the high voltage igniter according to the invention; FIG. 2 is a longitudinal section at

échelle agrandie, partiellement schématique, d'un isola-  enlarged, partially schematic scale of an isola-

teur en nitrure de silicium disposé dans le culot de l'allumeur représenté sur la figure 1; et  silicon nitride nozzle disposed in the base of the igniter shown in Fig. 1; and

la figure 3 est une coupe longitudinale par-  FIG. 3 is a longitudinal section through

tiellement schématique de l'extrémité d'allumage d'une autre forme de réalisation de l'allumeur à haute tension  schematic of the ignition end of another embodiment of the high-voltage igniter

selon l'invention.according to the invention.

Comme représenté en détail sur la figure 1, un  As shown in detail in FIG.

allumeur à haute tension, haute énergie, indiqué globale-  high voltage igniter, high energy, indicated overall-

ment en 10, présente une extrémité 11 d'allumage et une extrémité 12 de connexion L'allumeur 10 comprend un culot métallique 13, une électrode centrale 14 et des isolateurs 15, 16 et 17 montés dans un espace annulaire formé entre le culot 13 et l'électrode 14 Le culot 13 comporte une partie annulaire 18 orientée vers l'intérieur située à-l'extrémité d'allumage 11 de l'allumeur 10 et constituant une électrode de masse En cours d'utilisation, l'allumeur 10 est monté de manière amovible afin que la partie annulaire 18 pénètre dans la chambre d'allumage d'un moteur associé (non représenté) et soit mise à la  10, has an ignition end 11 and a connecting end 12. The igniter 10 comprises a metal base 13, a central electrode 14 and insulators 15, 16 and 17 mounted in an annular space formed between the base 13 and The base 13 has an annular portion 18 facing inwardly located at the ignition end 11 of the igniter 10 and constituting a ground electrode. In use, the igniter 10 is mounted. removably so that the annular portion 18 enters the ignition chamber of an associated motor (not shown) and is set to

masse du moteur par contact du culot 13 avec ce dernier.  mass of the engine by contacting the base 13 with the latter.

L'isolateur 15, qui est un corps réalisé en alumine, est emboîté à proximité de l'extrémité 12 de connexion de l'allumeur 10 afin de former une cavité cylindrique 19 dans laquelle un contact d'un dispositif d'allumage associé (non représenté) peut être enclenché électrique- ment avec une partie de l'électrode centrale 14 qui pénètre dans la cavité 19 L'isolateur 16, qui est un corps réalisé en alumine, présente un alésage central contenant l'électrode centrale 14, et il fait saillie axialement du fond de la cavité 19 pour former un tronçon  The insulator 15, which is a body made of alumina, is fitted close to the connection end 12 of the igniter 10 in order to form a cylindrical cavity 19 in which a contact of an associated ignition device (no shown) can be electrically engaged with a portion of the central electrode 14 which enters the cavity 19 The insulator 16, which is a body made of alumina, has a central bore containing the central electrode 14, and it is protruding axially from the bottom of the cavity 19 to form a section

tubulaire 20 aboutissant en un point situé à peu de dis-  tubular 20 terminating at a point

tance de l'extrémité 11 d'allumage de l'allumeur 10, point auquel cet isolateur est disposé entre l'isolateur  the ignition end 11 of the igniter 10, at which point this insulator is disposed between the insulator

17 et l'électrode centrale 14, dans un espace annulaire 21.  17 and the central electrode 14, in an annular space 21.

L'isolateur 17, qui est un corps réalisé en  The insulator 17, which is a body made of

nitrure de silicium sensiblement pur, est logé dans l'es-  substantially pure silicon nitride, is housed in the

pace annulaire 21 et il comporte un tronçon tubulaire 22 situé entre une partie de l'isolateur 16 et le culot 13, et il s'étend axialement vers l'extrémité 12 de  21 and it comprises a tubular section 22 located between a portion of the insulator 16 and the base 13, and it extends axially towards the end 12 of

connexion de l'allumeur 10 Un embout extrême 23 d'allu-  igniter connection 10 An extreme tip 23 of allu-

mage, élargi radialement, est monté sur l'électrode centrale 14 et est disposé dans l'espace annulaire 21  mage, widened radially, is mounted on the central electrode 14 and is arranged in the annular space 21

afin qu'une partie de cet embout soit adjacente à V'iso-  so that part of this mouthpiece is adjacent to V'iso-

lateur 17 en nitrure de silicium, à l'extrémité il d'allu-  17 silicon nitride, at the end of all

mage L'isolateur 17 en nitrure de silicium comporte une partie qui s'étend axialement de sa partie tubulaire 22 jusqu'à l'extrémité 11 d'allumage de l'allumeur 10, cette partie présentant une surface 24 adjacente à un  The silicon nitride insulator 17 has a portion that extends axially from its tubular portion 22 to the ignition end 11 of the igniter 10, this portion having a surface 24 adjacent to a

éclateur formé entre l'extrémité ou l'embout 23 d'allu-  spark gap formed between the end or the tip 23 of allu-

mage de l'électrode centrale 14 et l'électrode annulaire  mage of the central electrode 14 and the annular electrode

18 de masse du culot 13.18 of the mass of the base 13.

L'isolateur 17 en nitrure de silicium est repré-  The insulator 17 made of silicon nitride is

senté en coupe verticale et à échelle agrandie sur la  in vertical section and on an enlarged scale on the

figure 2.figure 2.

Comme représenté en détail sur la figure 3, -  As shown in detail in FIG. 3,

l'extrémité d'allumage d'un allumeur à haute tension, haute énergie selon l'invention est indiquée globalement en 25 L'allumeur 25 comprend un culot métallique inférieur  the ignition end of a high-voltage, high-energy igniter according to the invention is indicated generally at 25. The igniter 25 comprises a lower metal base

Z 304745Z 304745

26 relié à un culot métallique supérieur 27 par une  26 connected to an upper metal base 27 by a

brasure à l'argent indiquée en 28, et il comporte égale-  silver solder indicated in 28, and it also includes

ment une électrode centrale 29 qui présente un embout  a central electrode 29 which has a mouthpiece

d'allumage, et des isolateurs annulaires 31 et 32.  ignition and ring insulators 31 and 32.

Seul un tronçon tubulaire de l'isolateur 31 est repré- -senté Le culot inférieur 26 comporte une partie annulaire 33 orientée vers l'intérieur et constituant une électrode de masse En service, l'allumeur 25 est fixé de manière amovible afin que la partie annulaire 33 pénètre dans  Only a tubular portion of the insulator 31 is shown. The bottom cap 26 has an annular portion 33 facing inwards and constituting a ground electrode. In use, the igniter 25 is removably attached so that the portion ring finger 33 gets into

la chambre d'allumage d'un moteur associé (non repré-  the ignition chamber of an associated engine (not shown

senté) et il est mis àhla masse du moteur par contact du culot supérieur 27 avec ce dernier L'isolateur 31, qui est un corps réalisé en alumine, est logé dans un espace annulaire 33 ménagé entre le culot supérieur 27  The insulator 31, which is a body made of alumina, is housed in an annular space 33 formed between the upper base 27 and is grounded to the motor by contacting the upper base 27 with the latter.

et l'électrode centrale 29 et il présente un alésage cen-  and the central electrode 29 and has a central bore

tral dans lequel sont disposés un tronçon de l'électrode  tral in which are arranged a section of the electrode

centrale 29 et un tronçon tubulaire 34 de l'isolateur 32.  central 29 and a tubular section 34 of the insulator 32.

Un joint 35 au talc, s'opposant aux fuites de gaz, est formé annulairement entre le culot inférieur 26 et le tronçon tubulaire 34 de l'isolateur 32 et remplit une zone comprise entre une bride annulaire- extérieure 36 de l'isolateur 32 et une bride annulaire intérieure 37  A gas-permeable talc seal is annularly formed between the bottom cap 26 and the tubular section 34 of the insulator 32 and fills an area between an annular-outer flange 36 of the insulator 32 and an inner annular flange 37

du culot inférieur 26.bottom cap 26.

L'isolateur 32, qui est un corps constitué de nitrure de silicium sensiblement pur, s'étend axialement de sa partie tubulaire 34 vers un point situé à peu de distance de l'électrode annulaire 33 de masse et il occupe, à cet emplacement, un espace annulaire 38 formé  The insulator 32, which is a substantially pure silicon nitride body, extends axially from its tubular portion 34 to a point located a short distance from the annular mass electrode 33 and occupies, at this location, an annular space 38 formed

entre le culot inférieur 26 et l'électrode centrale 29.  between the lower pellet 26 and the central electrode 29.

L'isolateur 32 en nitrure de silicium présente une sur-  The insulator 32 made of silicon nitride has a sur-

face 39 qui est adjacente à une partie d'un tronçon 40, aminci radialement, de l'électrode centrale 29, tandis qu'une surface 41 de l'isolateur 32 est adjacente à-un éclateur formé entre l'extrémité 30 d'allumage de l'électrode centrale 29 et l'électrode annulaire 33 de  face 39 which is adjacent to a portion of a radially thinned section 40 of the central electrode 29, while a surface 41 of the insulator 32 is adjacent to a spark gap formed between the ignition end 30 of the central electrode 29 and the annular electrode 33 of

masse formée par le culot inférieur 26.  mass formed by the lower pellet 26.

Il convient de noter qu'un isolateur possédant, parecemple, la forme globale de l'un des isolateurs 17 et 32 montrés sur les figures 1-3, peut être réalisé  It should be noted that an insulator having, for example, the overall shape of one of the insulators 17 and 32 shown in FIGS. 1-3, can be realized

en toute matière convenable, à base de nitrure de sili-  in any suitable material, based on silicon nitride

cium, plutôt qu'en nitrure de silicium sensiblement pur, et qu'il peut être utilisé à proximité immédiate de l'extrémité d'allumage d'un allumeur selon l'invention afin qu'une décharge disruptive se produise le long  rather than substantially pure silicon nitride, and can be used in close proximity to the ignition end of an igniter according to the invention so that a disruptive discharge occurs along the

d'une surface de cet allumeur Par exemple, un tel iso-  of a surface of this igniter For example, such an iso-

lateur peut être réalisé à partir d'oxynitrures de sili-  can be made from silicon oxynitrides

cium-aluminium ("SIALON") ou à partir de compositions -10 de nitrure de silicium ou de "SIALON" et d'un ou plusieurs composants supplémentaires, ajoutés en tant qu'auxiliaires de frittage, par exemple Y 203, Ce 203, La 203, Sc 203, Cr 203, Mg O, Zn O, Ni O, Ti O 2, Sn O 2 et Sr O 2 Ces auxiliaires de frittage sont particulièrement utiles lors d'un frittage  aluminum-aluminum ("SIALON") or from compositions -10 of silicon nitride or "SIALON" and one or more additional components, added as sintering auxiliaries, for example Y 203, Ce 203, 203, Sc 203, Cr 203, Mg O, Zn O, Ni O, Ti O 2, Sn O 2 and Sr O 2 These sintering aids are particularly useful in sintering

sans pression d'une composition du type "SIALON" Cepen-  without pressure of a composition of the type "SIALON" Cepen-

dant, un allumeur selon l'invention, comprend un isolateur dans lequel la proportion de nitrure de silicium est importante, c'est-à-dire d'au moins 50 % en poids, et  lant, an igniter according to the invention, comprises an insulator in which the proportion of silicon nitride is large, that is to say at least 50% by weight, and

de préférence d'au moins 65 % en poids.  preferably at least 65% by weight.

Seulement deux formes de réalisation de l'inven-  Only two embodiments of the invention

tion ont été décrites ci-dessus en référence aux dessins.  have been described above with reference to the drawings.

Un allumeur selon l'invention peut également être produit au moyen d'un isolateur en deux pièces ayant, par exemple, la forme globale de l'isolateur 17 montré sur les figures 1 et 2 et constitué, par exemple, d'un nitrure de silicium sensiblement pur, comprimé à chaud, ou bien d'un "bouton' à base de nitrure de silicium, lié à  An igniter according to the invention may also be produced by means of a two-piece insulator having, for example, the overall shape of the insulator 17 shown in FIGS. 1 and 2 and consisting, for example, of a nitride of substantially pure silicon, hot pressed, or a "button" based on silicon nitride, bound to

un isolateur en alumine La surface 24 doit être consti-  an alumina isolator Surface 24 must be

tuée de ces matières à base de nitrure de silicium; le bouton peut avoir une épaisseur descendant jusqu'à environ 3,2 mm, son épaisseur étant de préférence au  killed from these silicon nitride materials; the button can have a thickness down to about 3.2 mm, its thickness preferably being

moins égale à 4,8 mm et, d'une manière encore plus souhai-  less than 4.8 mm and, even more desirably

ble, au moins égale à 6,35 mm Les matières à base de nitrure de silicium s'avèrent présenter, de façon inattendue, une bonne résistance à l'érosion par des étincelles à haute énergie, du type se produisant dans l'allumeur 10 et dans des allumeurs analogues tels que  The silicon nitride materials are unexpectedly found to exhibit good erosion resistance by high-energy sparks of the type occurring in the igniter 10. and in similar igniters such as

celui représenté sur la figure 3.that shown in Figure 3.

L'isolateur en nitrure d'aluminium de l'allumeur selon l'invention, qu'il s'agisse d'un isolateur complet ou d'un bouton collé à un isolateur en alumine, et, dans tous les cas, qu'il soit composé essentiellement de nitrure de silicium, ou bien de nitrure de silicium en mélange avec d'autres matières, peut être produit par compression à chaud, comme indiqué précédemment, ou bien  The aluminum nitride insulator of the igniter according to the invention, whether it is a complete insulator or a button glued to an insulator made of alumina, and in all cases, that it is composed essentially of silicon nitride, or silicon nitride mixed with other materials, can be produced by hot pressing, as indicated above, or

par des procédés de frittage sans pression ou de liaison-  by sintering processes without pressure or bonding

réaction Cependant, des isolateurs en nitrure de sili-  However, silicon nitride insulators

cium comprimé à chaud sont préférés, car ils présentent généralement une plus grande résistance à l'érosion que les isolateurs obtenus par des procédés de frittage sans pression ou de liaison-réaction Par conséquent, les corps comprimés à chaud conviennent particulièrement à des allumeurs soumis à de sévères contraintes en service  Hot-pressed cium are preferred because they generally exhibit greater erosion resistance than insulators obtained by non-pressure sintering or reaction-bonding processes. Therefore, hot pressed bodies are particularly suitable for igniters subjected to severe constraints in service

comme c'est le cas, par exemple, dans des moteurs à réaction.  as is the case, for example, in jet engines.

Cependant, lorsque la géométrie d'un allumeur exige un usinage d'un corps d'isolateur après fabrication et cuisson, le frittage sans pression ou la liaison-réaction est préféré car ces procédés confèrent au corps une  However, when the geometry of an igniter requires machining of an insulator body after fabrication and firing, pressure-free sintering or bond-reaction is preferred because these processes impart to the body a

meilleure aptitude à l'usinage.better machinability.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'allumeur décrit et représenté  It goes without saying that many modifications can be made to the igniter described and shown

sans sortir du cadre de l'invention.  without departing from the scope of the invention.

Claims (6)

REVENDICATIONS 1 Allumeur présentant une extrémité ( 11) d'allu-  1 igniter having an end (11) of allu- mage et une extrémité ( 12) de connexion, caractérisé en ce qu'il comporte un culot métallique ( 13) pouvant être monté de manière amovible dans un moteur à combustion  mage and a connecting end (12), characterized in that it comprises a metal base (13) removably mountable in a combustion engine interne et présentant, à l'extrémité d'allumage de l'allu-  internal and presenting, at the ignition end of the meur, une surface ( 18) qui constitue une électrode annu-  a surface (18) which constitutes an annular electrode laire de masse, un isolateur céramique ( 16) logé dans le culot métallique et présentant un alésage central, une électrode centrale ( 14) logée dans cet alésage de l'isolateur céramique et présentant une extrémité < 23) d'allumage espacée de l'électrode annulaire de masse du  mass guide, a ceramic insulator (16) housed in the metal base and having a central bore, a central electrode (14) housed in this bore of the ceramic insulator and having an ignition end <23) spaced from the annular mass electrode of the culot avec laquelle elle forme un éclateur, et un isola-  base with which it forms a spark gap, and an isola- teur ( 17) contenant une proportion importante de nitrure de silicium et logé à l'intérieur du culot, cet isolateur ( 17) présentant une surface ( 24) adjacente à l'éclateur  an insulator (17) containing a large proportion of silicon nitride and housed within the base, said insulator (17) having a surface (24) adjacent to the spark gap et parcourue par une étincelle lorsqu'une décharge se pro-  and traveled by a spark when a discharge occurs duit entre l'extrémité d'allumage de l'électrode centrale  between the ignition end of the central electrode et l'électrode de masse du culot.and the ground electrode of the pellet. 2 Allumeur selon la revendication 1, caracté-  2 Lighter according to claim 1, characterized risé en ce que l'isolateur en nitrure de silicium et  rised in that the silicon nitride insulator and l'isolateur en céramique comprennent des tronçons tubu-  the ceramic insulator comprise tubular sections laires ( 20, 22) disposés dans un espace annulaire ( 21) formé entre le culot métallique et au moins une partie  (20, 22) disposed in an annular space (21) formed between the metal base and at least a portion de l'électrode centrale.of the central electrode. 3 Allumeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'isolateur ( 17) en nitrure de silicium s'étend  3 lighter according to claim 2, characterized in that the insulator (17) of silicon nitride extends axialement de sa partie tubulaire vers l'extrémité d'allu-  axially from its tubular portion to the end of allu- mage de l'allumeur, jusqu'à la surface le long de laquelle  mage of the igniter, to the surface along which la décharge disruptive se produit.the disruptive discharge occurs. 4 Allumeur selon l'une quelconque des revendica-  4 Lighter according to any one of the claims tions 1 à 3, caractérisé en ce que l'isolateur en nitrure de silicium est constitué d'une céramique comprimée à chaud.  1 to 3, characterized in that the silicon nitride insulator consists of a hot pressed ceramic. 5 Allumeur selon l'une quelconque des revendica-  An igniter according to any one of the claims tions 1 à 3, caractérisé en ce que l'isolateur en nitrure de silicium est constitué d'une céramique frittée sans pression. 1 1  1 to 3, characterized in that the silicon nitride insulator consists of a sintered ceramic without pressure. 1 1 6 Allumeur selon l'une quelconque des revendi-  An igniter according to any of the claims cations 1 à 3, caraetérisé en ce que l'isolateur en nitrure de silicium est constitué d'une céramique liée  cations 1 to 3, characterized in that the silicon nitride insulator consists of a bonded ceramic par réaction.by reaction.
FR8124201A 1981-04-23 1981-12-24 IGNITER FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE Expired FR2504745B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US25722181A 1981-04-23 1981-04-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2504745A1 true FR2504745A1 (en) 1982-10-29
FR2504745B1 FR2504745B1 (en) 1985-05-31

Family

ID=22975369

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR8124201A Expired FR2504745B1 (en) 1981-04-23 1981-12-24 IGNITER FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Country Status (13)

Country Link
JP (2) JPS57180887A (en)
AU (1) AU545056B2 (en)
BE (1) BE891667A (en)
BR (1) BR8202241A (en)
CA (1) CA1198331A (en)
CH (1) CH654956A5 (en)
DE (1) DE3149676A1 (en)
FR (1) FR2504745B1 (en)
GB (1) GB2097469B (en)
IT (1) IT1149685B (en)
MX (1) MX157006A (en)
NL (1) NL8201670A (en)
SE (1) SE8107635L (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3533124A1 (en) * 1985-09-17 1987-03-26 Bosch Gmbh Robert SPARK PLUG WITH GLIDING RANGE
EP0349183B1 (en) * 1988-06-21 1993-10-27 Ngk Spark Plug Co., Ltd A spark plug
JPH0633672Y2 (en) * 1988-07-06 1994-08-31 日本特殊陶業株式会社 Cryogenic liquid hydrogen / liquid oxygen fuel igniter plug
JPH0244674A (en) * 1988-08-01 1990-02-14 Ngk Spark Plug Co Ltd Spark plug
US6557508B2 (en) * 2000-12-18 2003-05-06 Savage Enterprises, Inc. Robust torch jet spark plug electrode
US8434292B2 (en) * 2006-12-15 2013-05-07 State Of Franklin Innovations, Llc Ceramic-encased hot surface igniter system for jet engines

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB717555A (en) * 1952-08-07 1954-10-27 Arthur Abbey Improvements in or relating to shaped silicon nitride bodies and their manufacture
US3052814A (en) * 1959-03-23 1962-09-04 Gen Motors Corp Method for making silicon nitride-bonded silicon carbide semiconductors and resulting bodies and articles using same
US3344304A (en) * 1965-06-23 1967-09-26 Gen Motors Corp Creepage spark type plug having low voltage igniter seal

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB805981A (en) *
US3442693A (en) * 1966-04-15 1969-05-06 Champion Spark Plug Co Method for making an insulator
GB1438503A (en) * 1972-06-08 1976-06-09 Lucas Industries Ltd Spark discharge plugs
JPS4940123A (en) * 1972-08-17 1974-04-15

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB717555A (en) * 1952-08-07 1954-10-27 Arthur Abbey Improvements in or relating to shaped silicon nitride bodies and their manufacture
US3052814A (en) * 1959-03-23 1962-09-04 Gen Motors Corp Method for making silicon nitride-bonded silicon carbide semiconductors and resulting bodies and articles using same
US3344304A (en) * 1965-06-23 1967-09-26 Gen Motors Corp Creepage spark type plug having low voltage igniter seal

Also Published As

Publication number Publication date
FR2504745B1 (en) 1985-05-31
AU7965882A (en) 1982-10-28
JPS57180887A (en) 1982-11-08
IT1149685B (en) 1986-12-03
GB2097469B (en) 1985-06-26
SE8107635L (en) 1982-10-25
CA1198331A (en) 1985-12-24
AU545056B2 (en) 1985-06-27
CH654956A5 (en) 1986-03-14
NL8201670A (en) 1982-11-16
DE3149676A1 (en) 1982-11-18
BE891667A (en) 1982-04-16
MX157006A (en) 1988-10-19
BR8202241A (en) 1983-04-05
IT8219847A0 (en) 1982-02-25
GB2097469A (en) 1982-11-03
JPH0374491U (en) 1991-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2542935A1 (en) IGNITION CANDLE
EP2628220B1 (en) Short-circuit prevention in an rf spark plug
US4426568A (en) Glow plug for diesel engines
CH681186A5 (en)
US20170358905A1 (en) Plasma jet plug
US7816845B2 (en) Ceramic electrode and ignition device therewith
FR2504745A1 (en) IGNITER FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE
JPS63500970A (en) creeping discharge type spark plug
JPS63503418A (en) Spark plug with creepage spark gap
FR2793552A1 (en) CARTRIDGE WITH ELECTROTHERMAL IGNITION DEVICE
US8384279B2 (en) Composite ceramic electrode and ignition device therewith
US4658185A (en) Arrangement for the ignition of ignitable mixtures
US20080309214A1 (en) Spark plug and method for production of a spark plug
MXPA06005070A (en) Spark plug having a multi-tiered center wire assembly.
ES2222041T3 (en) NON-SPRAY CERAMIC SPARK PLUG.
US2831138A (en) Electrical connection for high energy igniters, and method for producing same
EP2210079A2 (en) Spark ignition device with in-built combustion sensor
US4315298A (en) Igniter plug
EP1471542B1 (en) Suspension insulator with a sealing plug
EP0370837B1 (en) Semiconducting ceramic composition and its use in the manufacture of spark plugs
US20100273385A1 (en) Spark plug electrode and process for making
GB2076053A (en) Igniter plug
US3349275A (en) Spark plug with a conductive glass seal electrode of glass, copper and zinc
US4973877A (en) Low-voltage type igniter plug having semi-conductor structure for use in jet and other internal combustion engines
FR2886776A1 (en) ELECTRODE IN PARTICULAR FROM AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE IGNITION CANDLE

Legal Events

Date Code Title Description
ST Notification of lapse