FR2819646A1 - Bougie d'allumage structurellement agencee pour procurer une haute resistance thermique et une grande longevite - Google Patents

Abstract

Bougie d'allumage structurellement agencée pour procurer une haute résistance thermique et une grande longévité Dans ladite bougie, le bout (42) d'une électrode (40) de mise à la masse occupe une position rapprochée du bout (32) d'une électrode centrale (30), et une zone fondue (34) est contiguë audit bout (32). Ledit bout (42) et ladite zone (34) se trouvent dans une plage définie par des première et seconde lignes (K1, K2), ce qui empêche ledit bout (42) de l'électrode (40) de chevaucher ledit bout (32) de l'électrode (30), tant latéralement que longitudinalement.

Description

BOUGIE D'ALLUMAGE STRUCTURELLEMENT AGENCEE POUR PROCURER UNE

HAUTE RESISTANCE THERMIQUE ET UNE GRANDE LONGEVITE

La présente invention se rapporte, de manière géné-

rale, à une bougie d'allumage pouvant être utilisée dans des véhicules automobiles, des pompes à gaz et des systèmes de

cogénération et, plus particulièrement, à une bougie d'allu-

mage conçue pour procurer une haute résistance thermique et

une grande longévité sans dégrader, pour autant, l'inflamma-

bilité d'un carburant gazeux.

Des bougies d'allumage typiques comprennent une élec-

trode centrale installée dans une coque métallique par l'in-

termédiaire d'un isolateur électrique, et une électrode de mise à la masse qui est reliée à ladite coque. L'électrode

de mise à la masse se trouve en vis-à-vis du bout de l'élec-

trode centrale, dont elle est séparée par un intervalle

(également désigné par "écartement des électrodes") dans le-

quel une succession d'étincelles est engendrée.

Depuis peu, l'on utilise des bougies d'allumage mu-

nies d'une pastille en un métal noble, soudée à une extré-

mité de l'électrode de mise à la masse qui dépasse dans l'écartement des électrodes, en vue de prolonger la durée utile et d'améliorer le rendement de la bougie. La pastille

est par exemple fabriquée en du platine (Pt) ou en de l'iri-

dium (Ir), qui possède une excellente résistance à l'usure.

Néanmoins, ce type de bougie accuse un inconvénient résidant

dans la présence, à proximité de l'écartement des électro-

des, d'une zone fondue revêtant la forme d'une soudure entre la pastille en métal noble et l'électrode de mise à la

masse, de sorte qu'il est exposé, à l'intérieur d'une cham-

bre de combustion du moteur, à une chaleur intense se tra-

duisant par une forte usure de la zone fondue. Dans le cas

le plus défavorable, il en résulte un décalage de la pas-

tille vis-à-vis de l'électrode de mise à la masse, et un

accroissement de l'écartement des électrodes.

En conséquence, un objet principal de l'invention

consiste à éviter les inconvénients de l'art antérieur.

L'invention vise, par ailleurs, à fournir une bougie d'allumage conçue pour procurer une plus haute résistance

thermique et une plus grande longévité, sans dégrader l'in-

flammabilité d'un carburant gazeux.

Conformément à l'un des aspects de l'invention, il est proposé une bougie d'allumage pouvant être employée dans des véhicules automobiles, des pompes à gaz et des systèmes de cogénération, et conçue pour prodiguer une longévité et une productivité supérieures. La bougie d'allumage conforme à l'invention comprend une coque métallique; une électrode centrale retenue à l'intérieur de ladite coque métallique avec isolation vis-à-vis de cette dernière, ladite électrode centrale comportant une longueur donnée et un bout dépassant de ladite coque métallique; et une électrode de mise à la masse, composée d'un corps et d'un bout en un métal noble, ledit corps étant relié à la coque métallique à l'extérieur de l'électrode centrale, dans une direction latérale de la bougie. Ledit bout est relié audit corps par l'intermédiaire d'une zone fondue constituée par des matériaux du corps et du bout solidarisés par fusion, et il s'étend en direction de ladite électrode centrale pour définir un écartement

d'électrodes entre ledit bout et ladite électrode centrale.

Si une région du bout de ladite électrode de mise à la masse, qui occupe la position la plus proche du bout de ladite électrode centrale, est définie comme un bout de l'électrode de mise à la masse, et si une région de la zone fondue, qui occupe la position la plus proche dudit bout de

ladite électrode centrale, est définie comme une zone d'ex-

trémité fondue, ledit bout de l'électrode de mise à la masse et ladite zone d'extrémité fondue se trouvent à l'intérieur d'une plage définie par une première ligne partant du bout de ladite électrode centrale dans une direction latérale de

cette dernière, et par une seconde ligne partant d'une ré-

gion de ladite électrode centrale qui occupe la position la plus proche de ladite électrode de mise à la masse, dans une

direction longitudinale parallèle à un axe médian longitudi-

nal de ladite électrode centrale, de sorte que ledit bout de l'électrode de mise à la masse et ladite zone d'extrémité

fondue ne chevauchent pas le bout de ladite électrode cen-

trale, tant dans la direction latérale que dans la direction longitudinale de cette dernière, assurant ainsi la stabilité d'une succession d'étincelles sans sacrifier l'expansion du

coeur d'une flamme, ce qui se traduit par une meilleure in-

flammabilité du carburant. La zone fondue n'est pas située sur une ligne passant par l'écartement des électrodes, ce qui évite la dissociation du bout en métal noble d'avec le corps de l'électrode de mise à la masse, suite à une usure de la zone fondue provoquée par les étincelles. Ladite zone

fondue présente, vis-à-vis de l'électrode centrale, une re-

lation de positions telle qu'elle ne chevauche pas ladite électrode centrale dans des directions radiale et verticale

de cette dernière, supprimant ainsi l'éventualité d'une gé-

nération d'étincelles entre la zone fondue et une paroi la-

térale de l'électrode centrale, ce qui réduit à un minimum l'usure de ladite zone fondue. Il en résulte une résistance thermique et une longévité améliorées de l'électrode de mise à la masse, ce qui prolonge la durée utile de la bougie

d'allumage.

De préférence, conformément à l'invention, une dis-

tance minimale entre la zone d'extrémité fondue et le bout de l'électrode centrale est supérieure, de 0,2 mm ou plus, à

l'écartement des électrodes.

Le bout en métal noble de l'électrode de mise à la

masse peut être commodément constitué d'une pièce cylindri-

que présentant un diamètre de 0,4 mm à 0,8 mm.

De préférence, le bout en métal noble de l'électrode de mise à la masse possède une longueur dépassant de la zone fondue, ladite longueur étant comprise entre 0,3 mm et

1,0 mm.

Le corps de l'électrode de mise à la masse peut avan-

tageusement comprendre des première et deuxième parties. La

première partie est reliée à la coque métallique. La deu-

xième partie s'étend depuis ladite première partie, en di-

rection de l'axe médian longitudinal de l'électrode cen- trale. Un axe médian longitudinal de ladite deuxième partie s'étend parallèlement à un axe médian longitudinal du bout

en métal noble de ladite électrode de mise à la masse.

Le bout en métal noble de l'électrode de mise à la masse est de préférence fabriqué en un alliage d'iridium ou

en un alliage de platine.

L'invention va à présent être décrite plus en détail, à titre d'exemples nullement limitatifs, en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une demi-vue demi-coupe montrant une bougie d'allumage dans laquelle une électrode de mise à la

masse présente, vis-à-vis d'une électrode centrale, une re-

lation de positions conforme à l'invention; la figure 2 est une coupe fragmentaire, à échelle agrandie, d'une zone d'extrémité de la bougie de la figure 1; la figure 3 illustre une plage des emplacements de l'électrode de mise à la masse, conformément à l'invention; la figure 4 représente une relation existant entre les positions d'un bout d'une électrode de mise à la masse et d'un bout d'une électrode centrale, dans chaque bougie éprouvette utilisée au cours de tests; les figures 5(a), 5(b), 5(c) et 5(d) montrent des

bougies éprouvettes utilisées dans des tests visant à éta-

blir une relation de positions entre une électrode de mise à

la masse et une électrode centrale, afin d'assurer une in-

flammabilité souhaitée sans dégradation de l'expansion d'un coeur de flamme; la figure 6 est un graphique mettant en lumière une relation existant entre une distance minimale, séparant les bords d'une électrode de mise à la masse et d'une électrode centrale, et une limite du rapport air-carburant inflammable dans chaque bougie éprouvette; la figure 7 est un graphique mettant en lumière des relations existant entre une distance minimale, séparant les bords d'une électrode de mise à la masse et d'une électrode centrale, et une limite du rapport air-carburant inflammable dans des bougies éprouvettes, pour différentes valeurs du diamètre De d'un bout en métal noble de l'électrode de mise à la masse; la figure 8 est un graphique mettant en lumière des relations existant entre une distance minimale, séparant les bords d'une électrode de mise à la masse et d'une électrode centrale, et un pourcentage d'étincelles engendrées sur la zone fondue de ladite électrode de mise à la masse, dans des

bougies éprouvettes dans lesquelles un écartement des élec-

trodes présente des valeurs différentes;

les figures 9(a), 9(b), 9(c) et 9(d) montrent des mo-

difications apportées à une bougie d'allumage selon l'inven-

tion; et

la figure 10 représente une bougie d'allumage compa-

rative ayant valeur de comparaison structurelle avec une

bougie d'allumage conforme à l'invention.

Les dessins auxquels il convient de se référer et sur lesquels des références numériques identiques désignent des

pièces identiques sur plusieurs illustrations, en particu-

lier la figure 1, représentent une bougie d'allumage 100 pouvant être utilisée dans des moteurs à combustion interne

de véhicules automobiles ou dans des moteurs à gaz de géné-

rateurs, dans des systèmes de cogénération. La figure 2 est une coupe à échelle agrandie montrant un intervalle G entre les électrodes (ou "écartement des électrodes") de la bougie 100. La bougie d'allumage 100 comprend une enveloppe ou

coque métallique cylindrique 10, un isolateur 20 en porce-

laine, une électrode centrale 30 et une électrode 40 de mise à la masse. Un filetage 11 est taillé dans la coque 10, en vue du montage de la bougie 100 dans un bloc-moteur (non illustré). L'isolateur 20 est fabriqué en une céramique d'oxyde d'aluminium (A1203) et est retenu à l'intérieur de la coque 10. L'isolateur 20 comporte un bout 21 saillant vers l'extérieur d'une extrémité de la coque 10.

L'électrode centrale 30 est fixée dans un comparti-

ment central 22 de l'isolateur 20 en porcelaine, et est iso-

lée électriquement de la coque métallique 10. L'électrode 30

présente un bout 33 dépassant du bout 21 de l'isolateur 20.

L'électrode 30 est constituée d'un corps cylindrique 31 et d'un bout 32 en un métal noble (ci-après désigné par "bout en métal noble de l'électrode centrale"). Le corps 31 se

compose d'un noyau en un matériau métallique tel que du cui-

vre, doué d'une haute conductivité thermique, et d'une ré-

gion extérieure en un matériau métallique tel qu'un alliage à base de nickel, doué d'une haute résistance thermique et d'une haute résistance à la corrosion. Le bout 32 en métal noble de l'électrode centrale revêt une forme discoidale et est soudé à une extrémité du corps 31, pour définir le bout 33. L'électrode 40 de mise à la masse est composée d'un corps cylindrique 41 en un alliage à base de nickel ou à base de fer, et d'un bout cylindrique 42 en un métal noble (désigné ci-après par "bout en métal noble de l'électrode de

mise à la masse") qui est relié à une extrémité du corps 41.

Comme le met clairement en lumière la figure 2, le bout 32

en métal noble de l'électrode centrale et le bout 42 en mé-

tal noble de l'électrode de mise à la masse sont soudés par

laser aux corps cylindriques 31 et 41, de manière à compor-

ter des soudures respectives 34 et 44 (ci-après désignées par "zones fondues"). La zone fondue 34 est constituée par

des matériaux du corps 31 et du bout 32, solidarisés par fu-

sion aux rayonnements laser. De façon similaire, la zone fondue 44 est constituée par des matériaux du corps 41 et du

bout 42, solidarisés par fusion aux rayonnements laser.

Le corps cylindrique 41 de l'électrode 40 de mise à la masse est fixé par soudage à une face extrême 12 de la coque métallique 10, et s'étend au voisinage direct de

l'électrode centrale 30. Comme l'atteste clairement la fi-

gure 2, le corps 41 se présente comme une tige configurée en L et comprenant trois parties: une base 41a, un coude cen- tral 41b et un bout 41c. La base 41a est soudée à la face extrême 12 de la coque 10 et, comme illustré sur la figure 3, elle s'étend parallèlement à un axe médian longitudinal J3 de l'électrode centrale 30 (matérialisant la longueur de

la bougie d'allumage 100). Le bout 41c est relié, par l'in-

termédiaire de la zone fondue 44, au bout 42 en métal noble de l'électrode de mise à la masse et il s'étend à partir du coude central 41b, dans le sens horizontal en observant la figure 2, perpendiculairement à l'axe longitudinal J3 de

l'électrode 30.

Le bout 42 en métal noble de l'électrode de mise à la

masse s'étend perpendiculairement à l'axe médian longitudi-

nal J3 de l'électrode centrale 30, de manière à présenter un coin ou bord 43 situé en vis-à-vis d'un coin ou bord 33 de ladite électrode 30. Le bout 41c, c'est-à-dire une région du corps cylindrique 41 s'étendant depuis le coude 41b jusqu'à

la zone fondue 44, est plus spécifiquement muni d'un axe mé-

dian longitudinal J2 perpendiculaire à l'axe longitudinal J3 de l'électrode 30. Le bout 42 en métal noble possède un axe médian longitudinal J1 qui s'étend parallèlement à l'axe longitudinal J2 du bout 41c du corps cylindrique 41 (l'axe

Jl est aligné avec l'axe J2 dans cette forme de réalisa-

tion). L'écartement G des électrodes est ménagé entre des régions opposées situées sur des coins du bout 42 en métal noble de l'électrode de mise à la masse, et du bout 32 en métal noble de l'électrode centrale. Dans le développement ci-après, les régions opposées symbolisées par des cercles sur la figure 3, situées sur les coins du bout 42 et du bout

32, et occupant des positions mutuellement les plus rappro-

chées, seront désignées par les "bords" 43 et 33 en vue d'une explication plus commode. En outre, une région située sur un coin extrême de la zone fondue 44 de l'électrode 40 de mise à la masse, et occupant la position la plus proche du bord 33 du bout 32, sera désignée ci-après par "bord" 45 de ladite zone 44. Le bout 32 en métal noble de l'électrode centrale, et le bout 42 en métal noble de l'électrode de mise à la masse, peuvent être constitués d'un alliage d'iridium (Ir) ou d'un alliage de platine (Pt). L'alliage d'iridium renferme, de préférence, 50 % en poids d'iridium, ou plus. Il est par

exemple possible d'employer un matériau renfermant un compo-

sant principal de plus de 50 % en poids d'iridium, et un ad-

ditif au moins choisi au sein du rhodium (Rh), du platine (Pt), du ruthénium (Ru), du palladium (Pd) et du tungstène (W) (par exemple, du type Ir-10Rh contenant 90 % en poids

d'iridium et 10 % en poids de rhodium).

Sur la figure 3, à laquelle il convient de se réfé-

rer, une ligne K1 en pointillé est une ligne imaginaire (dé-

signée ci-après par "première ligne imaginaire") partant du bord 33 du bout 32 en métal noble de l'électrode centrale, dans une direction radiale de ladite électrode centrale 30 (c'est-à-dire de la bougie d'allumage 100). Une ligne K2 en pointillé est une ligne imaginaire (désignée ci-après par "deuxième ligne imaginaire") partant dudit bord 33 dudit bout 32 dans une direction longitudinale de ladite électrode centrale 30. A désigne une distance entre les bords 33 et 43 de l'électrode 30 et de l'électrode 40 de mise à la masse,

dans la direction radiale de ladite électrode 30 (c'est-à-

dire de la bougie 100). B indique la longueur du bout 42 en métal noble. G désigne l'intervalle entre les bords 33 et 43

des électrodes 30 et 40 (c'est-à-dire l'écartement des élec-

trodes). Dc indique le diamètre du bout 32 en métal noble.

De désigne le diamètre du bout 42 en métal noble. L indique une distance minimale comprise entre le bord 33 du bout 32 et le bord 45 de la zone fondue 44. a désigne un angle

formé, avec la première ligne imaginaire K1, par une li-

gne K3 en pointillé (désignée ci-après par "troisième ligne imaginaire") passant par les bords 33 et 43 des électrodes

et 40.

La caractéristique principale de cette forme de réa-

lisation consiste en ce que le bord 43 du bout 42 en métal noble de l'électrode de mise à la masse se trouve dans les

limites d'une plage (ci-après désignée par "plage des empla-

cements de l'électrode de mise à la masse") définie à l'in-

térieur des lignes imaginaires K1 et K2, de manière qu'il ne

chevauche pas le bout 32 en métal noble de l'électrode cen-

trale, dans des directions verticale et horizontale en ob-

servant la figure 3. En d'autres termes, les bords 33 et 43 des électrodes 30 et 40 occupent des positions obéissant à une relation dans laquelle la distance A séparant lesdits bords 33 et 43 est supérieure à zéro (0), et l'angle a entre

les lignes imaginaires K1 et K3 est compris entre 0 et 900.

La relation précitée, existant entre les positions

des bords 33 et 43, est établie en se fondant sur la consi-

dération selon laquelle, si le bord 33 du bout 32 en métal noble de l'électrode centrale chevauche le bout 42 en métal noble de l'électrode de mise à la masse, dans les directions verticale et horizontale en considérant la figure 3, il peut en résulter que l'expansion du coeur d'une flamme, engendrée dans l'écartement G des électrodes, soit dégradée par ledit

bout 42 en diminuant, de la sorte, l'inflammabilité d'un mé-

lange à l'intérieur d'une chambre de combustion du moteur.

Le fait a été attesté par des expériences conduites par le

déposant de la présente demande, qui sont commentées ci-

après. En vue d'établir, entre l'électrode centrale 30 et le bout 42 en métal noble de l'électrode de mise à la masse,

une relation de positions nécessaire pour assurer une in-

flammabilité souhaitée sans sacrifier l'expansion d'un coeur

de flamme, les inventeurs ont effectué les tests d'inflamma-

bilité exposés ci-dessous en se fondant, en termes de limi-

tes, sur les première et deuxième lignes imaginaires Ki et K2. Dans un premier temps, l'on a préparé des bougies éprouvettes dans lesquelles le bord 43 du bout 42 en métal noble de l'électrode de mise à la masse présentait, vis-à-

vis du bord 33 du bout 32 en métal noble de l'électrode cen-

trale, des relations de positions telles que définies sur une circonférence tracée en trait plein sur la figure 4. Le rayon de la circonférence équivaut à l'écartement G des électrodes et son centre est placé sur le bord 33 du bout 32. Le trait plein est défini par la distance A entre les bords 33 et 43, dans la direction radiale de l'électrode centrale 30, qui varie en fonction de l'angle a. La distance A est égale à zéro (0) lorsqu'une ligne, passant par les bords 33 et 43, coïncide avec la deuxième ligne imaginaire K2. Lorsque le bord 43 du bout 42 se trouve à l'extérieur de la deuxième ligne imaginaire K2, au-dessus du bout 32, la distance A présente une valeur négative. Lorsque ledit bord 43 dudit bout 42 se trouve à l'intérieur de ladite deuxième ligne K2, c'est-à-dire du côté droit de cette ligne K2 sur

la figure 3, ladite distance A présente une valeur positive.

Les bougies éprouvettes possèdent des valeurs diffé-

rentes de la distance A en fonction de l'angle a. Lorsque le bord 43 du bout 42 en métal noble de l'électrode de mise à

la masse se situe dans les limites de la plage des emplace-

ments de ladite électrode de mise à la masse, définie à l'intérieur des première et deuxième lignes imaginaires K1

et K2, la distance A possède des valeurs en présence des-

quelles l'écartement G des électrodes est constant. Lorsque

ledit bord 43 se trouve à l'extérieur de ladite plage d'em-

placements, ladite distance A présente des valeurs situées

le long d'une tangente à la circonférence de la figure 4.

Les figures 5(a) à 5(d) illustrent, à titre d'exem-

ples, quelques-unes des bougies éprouvettes utilisées au cours des tests d'inflammabilité. L'éprouvette de la figure (a) présente pour le bord 43, vis-à-vis du bord 33, une re- lation de positions (également désignée, ciaprès, comme la "relation entre les électrodes centrale et de mise à la

masse") dans laquelle la distance A offre une valeur néga-

tive sur la figure 4. Plus particulièrement, le bord 43 du bout 42 en métal noble de l'électrode de mise à la masse se trouve à l'extérieur de la plage des emplacements de ladite électrode de mise à la masse. La bougie éprouvette de la figure 5(b) possède une relation, entre les positions des électrodes centrale et de mise à la masse, dans laquelle la distance A est égale à zéro (0). La bougie éprouvette de la figure 5(c) comporte, entre les positions des électrodes centrale et de mise à la masse, une relation dans laquelle

ladite distance A présente une valeur positive qui est infé-

rieure à celle de l'écartement G des électrodes (a = 90 ).

La bougie éprouvette de la figure 5(d) offre une telle re-

lation dans laquelle la distance A comporte une valeur posi-

tive qui est égale à celle dudit écartement G (a = 0 ). Dans les bougies éprouvettes des figures 5(b), 5(c) et 5(d), les

relations précitées entre les positions se situent à l'inté-

rieur de la plage des emplacements de l'électrode de mise à

la masse, définie dans la présente forme de réalisation.

Comme décrit ci-avant, les inventeurs ont effectué

les tests d'inflammabilité en utilisant les bougies éprou-

vettes présentant pour le bord 43, vis-à-vis du bord 33, différentes relations entre les positions des électrodes centrale et de mise à la masse. Les tests d'inflammabilité

ont été exécutés en installant chacune des bougies éprouvet-

tes dans un moteur à combustion interne à quatre cylindres, de 1,6 litre, en faisant tourner ledit moteur à 650 tours par minute et en accroissant le rapport air-carburant d'un mélange, à partir d'un rapport existant en régime ralenti

dudit moteur, afin de détecter des ratés à l'allumage. Lors-

que deux ou plus de deux ratés à l'allumage surviennent sur

une durée de deux minutes, le rapport air-carburant est dé-

terminé comme représentant une limite de rapport air-carbu-

rant inflammable. Les résultats des tests sont illustrés sur la figure 6. Dans les bougies éprouvettes, l'écartement G des électrodes mesurait 1,0 mm. Le diamètre Dc du bout 32 en

métal noble de l'électrode centrale mesurait 0,7 mm. Le dia-

mètre De du bout 42 en métal noble de l'électrode de mise à la masse mesurait 0,4 mm. Les bougies éprouvettes présentant de plus grandes limites du rapport air-carburant inflammable sont douées

d'une excellente performance d'allumage et sont aptes à en-

flammer un mélange pauvre. Sur la figure 6, la bougie éprou-

vette symbolisée par un cercle blanc, dont la distance A est de - 1,0 mm, présente, entre les positions des électrodes

centrale et de mise à la masse, la relation telle qu'illus-

trée sur la figure 5(a) qui se situe en dehors de la plage des emplacements de l'électrode de mise à la masse, définie dans cette forme de réalisation. La bougie éprouvette dont

la distance A est de 1,0 mm présente la relation de posi-

tions telle qu'illustrée sur la figure 5(d). Le graphique de la figure 6 atteste que les bougies éprouvettes, dont la

distance A offre des valeurs positives, ont un pouvoir d'in-

flammation supérieur à celui des bougies éprouvettes dont la

distance A comporte des valeurs négatives.

Il s'est également révélé que la bougie éprouvette, dans laquelle le bord 43 du bout 42 en métal noble de l'électrode de mise à la masse se trouve à l'extérieur de la

première ligne imaginaire K1, au-dessus de l'électrode cen-

trale 30 (c'est-à-dire que a > 90 ), peut créer l'écartement des électrodes entre une face latérale dudit bord 43 dudit

bout 42 et le bout 32 en métal noble de l'électrode cen-

trale, ce qui provoque la génération d'une étincelle sur la zone fondue 34 de ladite électrode centrale 30; et qu'il est important de ne pas placer ledit bord 43 dudit bout 42

en métal noble au-delà de la ligne imaginaire K1, en direc-

tion de ladite électrode centrale 30.

Spécifiquement, les bougies éprouvettes telles qu'il-

lustrées sur les figures 5(b) à 5(d), dans lesquelles le bord 43 du bout 42 en métal noble de l'électrode de mise à

la masse se situe dans les limites de la plage des emplace-

ments de ladite électrode de mise à la masse qui est définie à l'intérieur des lignes imaginaires K1 et K2, de telle sorte qu'il ne chevauche pas le bout 32 en métal noble de l'électrode centrale dans les directions longitudinale et radiale de ladite électrode centrale 30 (c'est-à-dire que la distance A 2 0, et 0 < a < 90 ), sont aptes à générer une succession d'étincelles sans entraver l'expansion d'un coeur

de flamme, ce qui se traduit par une inflammabilité amélio-

rée vis-à-vis de la bougie éprouvette comparative représen-

tée sur la figure 5(a).

Le diamètre De du bout 42 en métal noble de l'élec-

trode de mise à la masse est préférentiellement compris

entre 0,4 mm et 0,8 mm. La longueur B dudit bout est com-

prise, de préférence, entre 0,3 mm et 1,0 mm. Ces gammes dimensionnelles sont établies sur la base des expériences

mentionnées ci-après, conduites par le déposant de la pré-

sente demande.

En général, l'éventualité d'un échauffement du bout 42 en métal noble de l'électrode de mise à la masse, causé par un coeur de flamme, est d'autant plus faible que l'épaisseur dudit bout 42 est modeste. Par conséquent, les

inventeurs ont apprêté des bougies éprouvettes dans lesquel-

les le diamètre De du bout 42 présentait des valeurs diffé-

rentes, et ont effectué les mêmes tests que ceux décrits ci-

avant. Les résultats de ces tests sont illustrés sur la

figure 7.

Comme représenté sur la figure 7, les diamètres De des bougies éprouvettes utilisées au cours des tests sont de 0,4 mm, 0,6 mm, 0,8 mm et 1,0 mm. Le graphique de la figure

7 montre les relations existant, dans les bougies éprouvet-

tes, entre la distance A et la limite du rapport air-carbu-

rant inflammable. Ledit graphique atteste que l'inflammabi-

lité d'un mélange est d'autant plus grande que le diamètre De du bout 42 en métal noble de l'électrode de mise à la masse est petit, mais que l'inflammabilité est fortement

réduite dans le cas d'un diamètre De mesurant 1 mm.

Les expériences menées par les inventeurs ont démon- tré que, même si le bout 42 en métal noble de l'électrode de mise à la

masse possède une résistance thermique excellente et une excellente résistance à l'usure, le diamètre De infé-

rieur à 0,4 mm provoque un regroupement d'étincelles sur le-

dit bout 42, d'o une usure accrue de celui-ci. De ce fait,

il s'est révélé que le diamètre De du bout 42 mesure de pré-

férence entre 0,4 mm et 0,8 mm, afin d'assurer une inflamma-

*bilité stable.

Dans cette forme de réalisation, le diamètre De du bout 42 en métal noble de l'électrode de mise à la masse est plus petit que le diamètre Dc du bout 32 en métal noble de l'électrode centrale, de manière à assurer l'expansion d'un

coeur de flamme.

De surcroît, plus la longueur B du bout 42 en métal noble de l'électrode de mise à la masse est faible, plus le corps cylindrique 41 de ladite électrode 40 de mise à la masse est proche de l'écartement G des électrodes. Ledit corps 41 peut être considéré comme représentant un facteur d'entrave à l'expansion d'un coeur de flamme, contribuant à la piètre inflammabilité. Ainsi, l'on fera observer que l'inflammabilité est d'autant plus élevée que la longueur B

du bout 42 est grande.

Les expériences conduites par les inventeurs montrent

que l'inflammabilité est portée à un maximum lorsque la lon-

gueur B du bout 42 en métal noble de l'électrode de mise à la masse mesure 0,3 mm. Par exemple, lorsque ladite longueur B est comprise entre 0 mm et 0,3 mm, la limite du rapport air-carburant inflammable est accrue d'une valeur atteignant jusqu'à deux (2); en revanche, lorsque ladite longueur B

mesure 0,3 mm ou plus, ladite limite n'est accrue que d'ap-

proximativement 0,3.

Il a également été établi que, lorsque la longueur B du bout 42 en métal noble de l'électrode de mise à la masse excède 0,1 mm, il en résulte une forte montée en température de l'extrémité dudit bout 42, d'o sa fusion. C'est pourquoi ladite longueur B est de préférence comprise entre 0,3 mm et

1,0 mm concernant l'inflammabilité.

Comme décrit ci-avant, la zone fondue 44, formée entre le corps cylindrique 41 et le bout 42 en métal noble de l'électrode de mise à la masse, est située à l'extérieur d'une ligne de prolongement passant par l'écartement G des électrodes, en évitant ainsi le décalage dudit bout 42,

suite à son usure provoquée par les étincelles, d'o résul-

tent une résistance thermique et une longévité meilleures de l'électrode 40 de mise à la masse. Cela se solde par une

plus longue durée utile de la bougie d'allumage 100.

Dans le cas o, comme illustré dans un exemple compa-

ratif de la figure 10, le bord 45 de la zone fondue 44 de l'électrode 40 de mise à la masse est placé au-dessous de la première ligne imaginaire K1, de sorte qu'il chevauche

l'électrode centrale 30 dans la direction radiale de celle-

ci, une distance L1 entre ledit bord 45 du bout 42 en métal noble de l'électrode de mise à la masse, et la face latérale du bout 32 en métal noble de l'électrode centrale, est plus petite que la distance minimale L entre ledit bord 45 et le bord 33 dudit bout 32, ce qui augmente l'éventualité d'une génération d'étincelles entre ladite zone 44 et ladite face latérale dudit bout 32, entrainant ainsi une usure accrue de

ladite zone 44. Dans la bougie d'allumage 100 selon la pré-

sente forme de réalisation, comme cela ressort clairement de la figure 3, le bord 45 de la zone fondue 44 de l'électrode de mise à la masse est situé à l'intérieur de la plage

des emplacements de ladite électrode de mise à la masse, dé-

finie entre les première et deuxième lignes imaginaires K1

et K2, si bien qu'il ne chevauche pas le bout 32 de l'élec-

trode centrale 30 dans les directions radiale et longitudi-

nale de cette dernière, ce qui supprime l'éventualité d'une génération d'étincelles entre la zone fondue 44 et la face latérale dudit bout 32 en conférant, à l'électrode 40, une résistance thermique et une longévité accrues. Cela augmente

la durée utile de la bougie d'allumage 100.

La distance minimale L, entre le bord 45 de la zone fondue 44 de l'électrode 40 de mise à la masse et le bord 33 de l'électrode centrale 30, est de préférence supérieure, de 0,2 mm ou plus, à l'écartement G des électrodes. Ces consi-

dérations se fondent sur les expériences commentées ci-

après, menées par le déposant de la présente demande.

Les inventeurs ont effectué des tests en utilisant des bougies éprouvettes dans lesquelles la distance L, et

l'écartement G des électrodes, présentaient des valeurs dif-

férentes. Les résultats des tests sont illustrés sur un gra-

phique de la figure 8.

Le bout 42 en métal noble de l'électrode de mise à la masse, et le bout 32 en métal noble de l'électrode centrale des bougies éprouvettes, étaient constitués de l'alliage du

type Ir-10Rh. L'on a mesuré le pourcentage d'étincelles pro-

duites entre l'électrode centrale 30 et la zone fondue 44 de l'électrode 40 de mise à la masse. La mesure a été exécutée

en installant chacune des bougies éprouvettes dans un al-

véole, en accroissant jusqu'à 0,6 MPa la pression régnant dans l'alvéole, et en provoquant des décharges électriques

ou étincelles. Le graphique de la figure 8 montre des rela-

tions existant entre la distance minimale L et le pourcen-

tage d'étincelles se produisant sur la zone fondue 44 de

l'électrode 40 dans les bougies éprouvettes dont l'écarte-

ment G des électrodes est de 0,3 mm, 0,5 mm et 0,8 mm. Il convient de noter qu'un pourcentage d'étincelles de 20 %, par exemple, signifie que 20 % desdites étincelles ont été engendrées sur la zone fondue 44, et 80 % à l'intérieur de l'écartement G. Le graphique de la figure 8 révèle que, dans le cas

o l'écartement G des électrodes mesure 0,3 mm, des étincel-

les sont toutes produites à l'intérieur dudit écartement G si la distance L est supérieure ou égale à 0,5 mm; dans le cas o l'écartement G mesure 0,5 mm, des étincelles sont toutes produites à l'intérieur dudit écartement G si ladite distance L est supérieure ou égale à 0,7 mm; et, dans le cas o l'écartement G mesure 0,8 mm, des étincelles sont toutes produites à l'intérieur dudit écartement G si ladite distance L est supérieure ou égale à 1,0 mm. Il est en conséquence judicieux que la distance minimale L, comprise entre le bord 45 de la zone fondue 44 de l'électrode 40 de mise à la masse et le bord 33 du bout 32 en métal noble de

l'électrode centrale 30, soit supérieure de 0,2 mm à l'écar-

tement G des électrodes, en vue d'éliminer d'indésirables

étincelles entre ladite zone 44 et ledit bord 33 de l'élec-

trode centrale 30.

Les figures 9(a) à 9(d) illustrent des modifications

apportées à la bougie d'allumage 100.

Dans la bougie d'allumage selon la figure 2, l'axe

médian longitudinal J1 du bout 42 en métal noble de l'élec-

trode de mise à la masse, et l'axe médian longitudinal J2 du

bout 41c du corps cylindrique 41, s'étendent pour l'essen-

tiel perpendiculairement à l'axe médian longitudinal J3 de la bougie 100 (c'est-à-dire de l'électrode centrale 30); ils peuvent néanmoins s'étendre diagonalement vers le haut,

comme illustré sur la figure 9(a).

Le bout 42 en métal noble de l'électrode de mise à la masse peut être produit à partir d'une barre rectangulaire,

comme représenté sur les figures 9(b), 9(c) et 9(d). Les fi-

gures 9(b) à 9(d) illustrent chacune en perspective ladite

électrode 40 de mise à la masse, afin de faciliter l'obser-

vation. Dans chacune des bougies d'allumage des figures 9(b) à 9(d), la solidarisation entre le bout 42 en métal noble de l'électrode 40 de mise à la masse, et le corps 41, peut être obtenue par soudage au laser dudit bout 42 dans un évidement

pratiqué dans le bout 41c dudit corps 41, ou bien directe-

ment sur la surface dudit bout 41c.

Bien que les axes médians longitudinaux du corps cy-

lindrique 41 et du bout 42 en métal noble de l'électrode de mise à la masse soient mutuellement parallèles, et non pas alignés, dans chacune des bougies d'allumage des figures 9(c) et 9(d), l'on obtient les mêmes effets que ceux décrits ci-avant. Le bout 42 en métal noble de l'électrode de mise à la masse peut être relié au corps 41 par soudage à l'arc au plasma ou par soudage à l'arc dans une atmosphère d'argon, ainsi que par soudage au laser. Il en va de même pour la

liaison entre le bout 32 en métal noble de l'électrode cen-

trale et le corps 31 de ladite électrode centrale 30.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent

être apportées à la bougie d'allumage décrite et représen-

tée, sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (6)

-R E V E N D I C A T I ONS -

1. Bougie d'allumage (100) comprenant une coque mé-

tallique (10); une électrode centrale (30) retenue à l'in-

térieur de ladite coque métallique (10) avec isolation vis- à-vis de cette dernière, ladite électrode centrale comportant une longueur donnée et un bout (32) dépassant de ladite coque métallique (10); et une électrode (40) de mise à la masse, composée d'un corps (41) et d'un bout (42) en un métal noble, ledit corps étant relié à la coque métallique (10) à l'extérieur de l'électrode centrale (30), dans une direction latérale de la bougie, ledit bout (42) étant relié audit corps (41) par l'intermédiaire d'une zone fondue (44) constituée par des matériaux du corps (41) et du bout (42) solidarisés par fusion, et s'étendant en direction de ladite électrode centrale (30) pour définir un écartement (G)

d'électrodes entre ledit bout (42) et ladite électrode cen-

trale (30), bougie caractérisée par le fait que, si une ré-

gion du bout de ladite électrode (40) de mise à la masse, qui occupe la position la plus proche du bout (32) de ladite électrode centrale (30), est définie comme un bout (42) de l'électrode de mise à la masse, et si une région de la zone fondue (34), qui occupe la position la plus proche dudit bout (32) de ladite électrode centrale (30), est définie comme une zone d'extrémité fondue, ledit bout de l'électrode de mise à la masse et ladite zone d'extrémité fondue se trouvent à l'intérieur d'une plage définie par une première ligne (K1) partant du bout de ladite électrode centrale (30) dans une direction latérale de cette dernière, et par une seconde ligne (K2) partant d'une région de ladite électrode

centrale (30) qui occupe la position la plus proche de la-

dite électrode (40) de mise à la masse, dans une direction longitudinale parallèle à un axe médian longitudinal (J3) de ladite électrode centrale (30), de sorte que ledit bout de l'électrode de mise à la masse et ladite zone d'extrémité fondue ne chevauchent pas le bout (32) de ladite électrode centrale (30), tant dans la direction latérale que dans la

direction longitudinale de cette dernière.

2. Bougie selon la revendication 1, caractérisée par

le fait qu'une distance minimale (L) entre la zone d'extré-

mité fondue et le bout (32) de l'électrode centrale (30) est

supérieure, de 0,2 mm ou plus, à l'écartement (G) des élec-

trodes.

3. Bougie selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le bout (42) en métal noble de l'électrode (40) de mise à la masse est constitué d'une pièce cylindrique

présentant un diamètre de 0,4 mm à 0,8 mm.

4. Bougie selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le bout (42) en métal noble de l'électrode (40) de mise à la masse possède une longueur (B) dépassant de la zone fondue (44), ladite longueur étant comprise entre

0,3 mm et 1,0 mm.

5. Bougie selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le corps (41) de l'électrode (40) de mise à la masse comprend des première et deuxième parties, la première partie (41a) étant reliée à la coque métallique (10), la

deuxième partie (41c) s'étendant depuis ladite première par-

tie (41a), en direction de l'axe médian longitudinal (J3) de l'électrode centrale (30), un axe médian longitudinal (J2) de ladite deuxième partie (41c) s'étendant parallèlement à un axe médian longitudinal (Ji) du bout (42) en métal noble

de ladite électrode (40) de mise à la masse.

6. Bougie selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le bout (42) en métal noble de l'électrode (40) de mise à la masse est fabriqué en un alliage d'iridium ou

en un alliage de platine.