FR2919965A1 - Bougie d'allumage a profileur d'ecoulements pour donner a un tourbillon transversal la forme d'ecoulements voulue dans une chambre de combusion - Google Patents

Abstract

Bougie d'allumage (100) pour moteur à combustion interne, comprenant un culot métallique cylindrique creux avec une partie d'extrémité ouverte (11) destinée à être exposée dans une chambre de combustion du moteur, une électrode de masse (4) montée sur le culot métallique (1), une électrode centrale (3) disposée dans le culot métallique (1) pour définir un intervalle de décharge (7) d'étincelle entre elle-même et l'électrode de masse (4). La bougie d'allumage (7) comprend également un profileur d'écoulements doté d'une forme géométrique sur un pourtour extérieur de la partie d'extrémité ouverte (11) du culot métallique (1) pour donner à des tourbillons transversaux d'un mélange d'air et de carburant la forme d'écoulements tourbillonnaires orientés vers une partie centrale de la chambre de combustion. Cela assure la stabilité d'orientation des tourbillons transversaux pour maîtriser une circulation d'étincelles, ce qui améliore donc l'inflammabilité du mélange d'air et de carburant dans la chambre de combustion.

Description

BOUGIE D'ALLUMAGE A PROFILEUR D'ÉCOULEMENTS POUR DONNER A UN TOURBILLON

TRANSVERSAL LA FORME D'ÉCOULEMENTS VOULUE DANS UNE CHAMBRE DE COMBUSTION La présente invention concerne d'une façon générale une bougie d'allumage pour moteurs à combustion interne tels que des moteurs à essence d'automobiles et, plus particulièrement, une structure perfectionnée d'une telle bougie d'allumage équipée d'un profileur d'écoulements servant à donner à des tourbillons transversaux (dits tumble ) la forme d'écoulements orientés à l'intérieur d'une chambre de combustion du moteur afin d'améliorer l'inflammabilité du mélange d'air et de carburant. Il a été proposé divers types de bougies d'allumage conçues pour avoir une électrode centrale et/ou une électrode de masse à structure et matière perfectionnées afin d'accroître l'inflammabilité du mélange d'air et de carburant à l'intérieur d'une chambre de combustion du moteur. Par exemple, la première publication de brevet japonais n 2005-63 705 propose une configuration géométrique et une matière de l'électrode centrale de la bougie d'allumage afin d'améliorer la résistance à la chaleur et la résistance à l'usure de celle-ci.

Dans des moteurs à combustion interne classiques, des écoulements d'un mélange d'air et de carburant passant par des parties de la bougie d'allumage telles que l'électrode centrale et l'électrode de masse exposées dans une chambre de combustion du moteur sont généralement perturbés par des tourbillons transversaux, dits tumble , du mélange d'air et de carburant, ce qui provoque une instabilité dans la création d'une suite d'étincelles entre les électrodes centrale et de masse. Ces dernières années sont apparus des moteurs à combustion interne dans lesquels la configuration d'orifices d'admission ou des têtes de pistons sont modifiées pour accroître la puissance délivrée par le moteur, si bien que la vitesse d'écoulements du mélange d'air et de carburant augmente en aboutissant donc à une plus grande dispersion des tourbillons transversaux. Il en résulte une instabilité de la taille ou de l'orientation des étincelles. La flamme du mélange, créée dans la chambre de combustion, peut être, de manière non souhaitable, refroidie ou dispersée en fonction de l'orientation d'une circulation de l'étincelle, ce qui a pour effet une forme non souhaitable de la flamme qui contribue à une mauvaise inflammation du mélange. La structure de la bougie d'allumage, telle qu'elle est proposée dans la publication précitée, pose le même problème, décrit ci-dessus. Par conséquent, l'invention vise principalement à éviter les inconvénients de la technique antérieure.

L'invention vise également à réaliser une bougie d'allumage pour moteurs à combustion interne tels que des moteurs à essence pour automobiles, conçue pour donner à des tourbillons transversaux (tumble) d'un mélange d'air et de carburant la forme d'écoulements orientés vers une partie centrale d'une chambre de combustion du moteur en assurant de la sorte la stabilité de la circulation d'étincelles afin d'accroître l'inflammabilité du mélange. Selon un aspect de l'invention, il est proposé une bougie d'allumage qui peut être employée dans des moteurs à essence d'automobiles. La bougie d'allumage comprend : (a) un culot métallique cylindrique creux qui comporte une partie d'extrémité supérieure ouverte destinée à être exposée dans une chambre de combustion d'un moteur à combustion interne ; (b) une électrode de masse montée sur le culot métallique ; (c) une électrode centrale disposée dans le culot métallique pour définir un intervalle de décharge d'étincelle entre elle-même et l'électrode de masse ; (d) un isolateur en porcelaine disposé dans le culot métallique pour créer une isolation électrique entre le culot métallique et l'électrode centrale ; et (e) un profileur d'écoulements doté d'une forme géométrique sur un pourtour extérieur de la partie d'extrémité supérieure du culot métallique pour donner à des tourbillons transversaux d'un mélange d'air et de carburant la forme d'écoulements tourbillonnaires orientés vers une partie centrale de la chambre de combustion. Cela assure la stabilité de l'orientation des tourbillons transversaux afin de commander une circulation d'étincelles, ce qui améliore donc l'inflammabilité du mélange d'air et de carburant dans la chambre de combustion. Le profileur d'écoulements est utile dans des conditions de faible inflammabilité du carburant, notamment la combustion d'un mélange pauvre. Dans le mode préféré de l'invention, l'isolateur en porcelaine a un nez dépassant d'une surface supérieure de la partie d'extrémité supérieure du culot métallique. Les écoulements tourbillonnaires, créés par le profileur d'écoulements, passent autour du pourtour extérieur du nez de l'isolateur en porcelaine, ce qui accentue la mise en forme des écoulements tourbillonnaires. Le profileur d'écoulements peut être défini par une partie du pourtour 35 extérieur du culot métallique. Cette partie se poursuit jusqu'à une surface supérieure de la partie d'extrémité supérieure et en étant oblique par rapport à une ligne longitudinale centrale du culot métallique de manière à ce qu'un diamètre extérieur de la partie d'extrémité supérieure du culot métallique soit amené à diminuer vers la surface supérieure de la partie d'extrémité supérieure. En particulier, l'inclinaison de la surface supérieure sert à accentuer l'orientation des écoulements tourbillonnaires. L'angle 0 que fait, avec un plan défini de façon à s'étendre sur la surface supérieure de la partie d'extrémité supérieure, une ligne tangente à la partie oblique du pourtour extérieur du culot métallique au niveau d'une intersection avec la surface supérieure de la partie d'extrémité supérieure du culot métallique, est choisi pour valoir de 10 à 60 . Cela accentue l'orientation des écoulements tourbillonnaires. La partie oblique du pourtour extérieur du culot métallique peut avoir une forme telle que la ligne tangente à la partie oblique passe par l'intervalle de décharge d'étincelles, en optimisant de la sorte une circulation d'étincelles pour accroître l'inflammabilité du mélange d'air et de carburant dans la chambre de combustion.

La partie oblique du pourtour extérieur de la partie d'extrémité supérieure définissant le profiteur d'écoulements peut avoir une largeur W2 de 0,5 mm ou plus dans une direction latérale perpendiculaire à la ligne longitudinale centrale du culot métallique. Un rapport de la largeur W2 à une largeur WI de la surface supérieure de la partie d'extrémité supérieure dans la direction latérale (W2/W1) vaut de 0,5 à 1,0.

Cela assure des dimensions suffisamment grandes de la partie oblique pour orienter les écoulements tourbillonnaires vers la partie centrale de la chambre de combustion. La partie oblique du pourtour extérieur du culot métallique définissant le profiteur d'écoulements peut également avoir une surface conique, formée au moins partiellement sur celle-ci, sur laquelle le diamètre extérieur de la partie d'extrémité supérieure décroît vers la surface supérieure. La partie oblique du pourtour extérieur du culot métallique définissant le profiteur d'écoulements peut également avoir au moins une surface d'épaulement étagée formée sur celle-ci de façon que le diamètre extérieur de la partie d'extrémité supérieure décroisse par paliers vers la surface supérieure.

La partie oblique du pourtour extérieur du culot métallique définissant le profiteur d'écoulements peut également comporter une surface courbe. La partie oblique du pourtour extérieur du culot métallique définissant le profiteur d'écoulements peut également comporter une surface courbe de telle sorte que le taux auquel le diamètre intérieur de la partie d'extrémité supérieure décroît vers la surface supérieure de la partie d'extrémité supérieure décroisse vers la surface supérieure. La partie oblique du pourtour extérieur du culot métallique définissant le profileur d'écoulements peut également comporter une surface à courbure telle que le taux auquel le diamètre intérieur de la partie d'extrémité supérieure décroît vers la surface supérieure de la partie d'extrémité supérieure augmente vers la surface supérieure. Le profileur d'écoulements peut être formé de manière à occuper 50% ou plus de la partie d'extrémité supérieure du culot métallique.

L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par les dessins annexés sur lesquels : la Fig. 1 est une vue en coupe partiellement agrandie qui représente une partie supérieure d'une bougie d'allumage selon la première forme de réalisation de l'invention ; la Fig. 2 est une vue schématique qui illustre le fonctionnement d'un profileur d'écoulements présent sur la bougie d'allumage de la Fig. 1 à l'intérieur d'une chambre de combustion d'un moteur à combustion interne ; la Fig. 3 est une vue en coupe partiellement agrandie représente une première variante de la bougie d'allumage de la Fig. 1 ; la Fig. 4 est une vue en coupe partiellement agrandie qui représente une deuxième variante de la bougie d'allumage de la Fig. 1 ; la Fig. 5 est une vue en coupe partiellement agrandie qui représente une troisième variante de la bougie d'allumage de la Fig. 1 ; la Fig. 6 est une vue en coupe partiellement agrandie qui représente une quatrième variante de la bougie d'allumage de la Fig. 1 ; la Fig. 7 est une vue en coupe partiellement agrandie qui représente une cinquième variante des bougies d'allumage des figures 1 à 6 ; et la Fig. 8 est une vue partiellement en coupe qui représente la bougie d'allumage de la Fig. 1

Considérant les dessins, sur lesquels les mêmes repères désignent des éléments identiques sur plusieurs vues, en particulier la Fig. 8, il y est représenté une bougie d'allumage 100 utilisable dans des moteurs à combustion interne à essence pour véhicules automobiles. La bougie d'allumage 100 comprend une enveloppe ou un culot métallique cylindrique 1, un isolateur 2 en porcelaine, une électrode centrale 3 et une électrode 5 de masse 4. Le culot métallique 1 est constitué par un cylindre métallique creux et, dans celui-ci, un filetage la est taillé pour monter la bougie d'allumage 100 dans un bloc moteur (non représenté). L'isolateur 2 en porcelaine, constitué par une matière électriquement 10 isolante telle que l'alumine, est retenu coaxialement dans le culot métallique 1. Le culot métallique 1 comporte un prolongement supérieur annulaire lb serti vers l'intérieur pour retenir solidement l'isolateur 2 en porcelaine dans celui-ci. L'électrode centrale 3 à laquelle une forte tension est destinée à être appliquée est logée dans un trou central traversant 2a de l'isolateur 2 en porcelaine. Autrement dit, l'électrode 15 centrale 3 est disposée dans le culot métallique 1. L'isolateur 2 en porcelaine est placé entre le culot métallique 1 et l'électrode centrale 3. L'électrode centrale 3 est en matière de base réfractaire telle qu'un alliage de nickel et comporte un bout 3a qui s'étend à l'extérieur d'une surface supérieure 2b de l'isolateur 2 en porcelaine. L'électrode de masse 4 a une forme en L et s'étend depuis 20 une extrémité supérieure 11 du culot métallique 1 de manière à être en regard du bout 3a de l'électrode centrale 3. L'électrode de masse 4, comme l'électrode centrale 3, est en matière de base réfractaire telle qu'un alliage de nickel. L'électrode centrale 3 comporte une pastille de métal noble soudée au bout 3a. De même, l'électrode de masse 4 comporte une pastille de métal noble 6 soudée à 25 une surface interne de celle-ci pour définir un intervalle de décharge d'étincelles 7 entre les pastilles de métal noble 5 et 6. Pendant l'utilisation, l'électrode centrale 3 est généralement mise à un potentiel supérieur à celui de l'électrode de masse 4, mais dans certains cas inférieur à celui de l'électrode de masse 4. De toute manière, l'électrode centrale 3 et l'électrode de masse 4 sont placées de façon à avoir une 30 différence de potentiel donnée entre elles. L'électrode centrale 3 est électriquement connectée, à une extrémité supérieure, à une tige centrale 8 et une borne 9. Lors de l'utilisation de la bougie d'allumage 100, la borne 9 est destinée à être connectée à un circuit extérieur d'alimentation en haute tension. Un joint 10 est fixé à un pourtour extérieur du culot 35 1 au-dessus du filetage 1 a, comme on le voit sur le dessin.

La Fig. 1 est une vue agrandie en coupe qui représente une partie supérieure de la bougie d'allumage 100. De préférence, la bougie d'allumage 100 est conçue de façon que la surface supérieure 2b de l'isolateur 2 en porcelaine soit amenée à dépasser à l'extérieur d'une surface supérieure annulaire 111 de l'extrémité supérieure 11 du culot métallique 1 à l'intérieur d'une chambre de combustion 20 d'un cylindre du moteur à combustion interne (non représenté) lorsque la bougie d'allumage 100 est installée dans le moteur. Le culot métallique 1 est muni d'un profileur d'écoulements formé sur l'extrémité supérieure 11. En particulier, l'extrémité supérieure du culot métallique 1 possède une surface annulaire conique 112 formée sur une paroi périphérique extérieure de celle-ci et servant de profileur d'écoulements. La surface conique 112 s'étend sur tout le pourtour de l'extrémité supérieure 11 du culot métallique 1 de manière à avoir un diamètre extérieur D du culot métallique 1 qui décroît vers la surface supérieure 111 de l'extrémité supérieure 11. Autrement dit, la surface 112 est profilée de manière à présenter une conicité vers l'extrémité supérieure 11 de manière à avoir un angle 0 que forme, avec un plan défini de manière à s'étendre sur la surface supérieure 111, une ligne Y s'étendant le long de, c'est-à-dire tangentiellement à la surface conique 112, à une intersection entre la surface conique 12 et la surface supérieure 111 de l'extrémité supérieure 11, et valant de 10 à 60 . La largeur W2 d'une partie de l'extrémité supérieure 11 définissant la surface conique 112, c'est-à-dire la distance entre un bord extérieur et un bord intérieur de la surface conique 112 dans une direction latérale perpendiculaire à la longueur de la bougie d'allumage 100, est de 0,5 mm ou plus. Un rapport de la largeur W2 à la largeur WI de l'extrémité supérieure 11, autrement dit une épaisseur de paroi de la surface supérieure 111 (c'est-à-dire W2/WI) vaut de 0,5 à 1,0. En référence à la Fig. 2, on va maintenant décrire le fonctionnement de la bougie d'allumage 100. Un mouvement de montée du piston 26 a généralement pour effet la formation de tourbillons transversaux (dits de tumble) 21 du mélange d'air et de carburant, comme indiqué par des flèches en noir sur le dessin, à l'intérieur de la chambre de combustion 20. La surface conique 112 de la partie d'extrémité 11 du culot métallique 1 sert de profileur d'écoulements pour donner aux tourbillons transversaux 21 la forme de deux écoulements tourbillonnaires : des écoulements de mélange 21a qui sont réfléchis sur une partie amont (c'est-à-dire une partie gauche en regardant le dessin) de la surface conique 112 et sont orientés vers l'intervalle de décharge 7, et des écoulements de mélange 21b qui sont des restes des tourbillons transversaux 21 et s'écoulent, comme illustré clairement sur le dessin, sur le pourtour de l'isolateur 2 en porcelaine. En particulier, les écoulements de mélange 21b suivent des trajets s'étendant depuis la partie amont jusqu'à une partie aval de la surface conique 112 sur le pourtour de l'isolateur 2 en porcelaine, puis sont réunis et dirigés vers le centre de la chambre de combustion 20, comme indiqué par une flèche blanche 22, d'une manière uniforme. Les tourbillons transversaux 21 sont, comme on le sait dans la technique, des turbulences du mélange d'air et de carburant générées au début de la course de compression ou du mouvement de montée du piston 26 à l'intérieur de la chambre de combustion 20, qui s'élèvent tout en tournant verticalement, comme on le voit sur le dessin, et passent à travers la largeur de l'électrode de masse 4. Les tourbillons transversaux 21 tournent ordinairement, comme indiqué par les flèches 21, à l'intérieur de la chambre de combustion 20 indépendamment de la position de l'électrode de masse 4 à l'intérieur de la chambre de combustion 20. Le centre de la chambre de combustion 20, comme évoqué ici, est le centre d'un volume dans la chambre de combustion 20 pendant le mouvement de montée ou la course de compression du piston 26. La surface conique 112, décrite plus haut, sert à transformer les tourbillons transversaux 21 en deux groupes évoqués : les écoulements de mélange 21a orientés vers l'intervalle de décharge 7 et les écoulements de mélange 21b orientés vers le centre de la chambre de combustion 20, en dirigeant ou en forçant à passer de la sorte un flux d'étincelles 23, déchargées entre la pastille 5 de l'électrode centrale 3 et la pastille 6 de l'électrode de masse 4, en profondeur vers le centre de la chambre de combustion 20, c'est-à-dire dans la même direction que les écoulements de mélange 21b, d'une manière stable. Le flux stable des étincelles 23 orienté vers le centre de la chambre de combustion 20 assure un allumage rapide et stable du mélange d'air et de carburant à l'intérieur de la chambre de combustion 20 et accentue une circulation de flammes, indiquée par une flèche 24, afin de former une boule 24 de flammes. La surface conique 112 sert donc à améliorer l'aptitude de la bougie d'allumage 100 à enflammer le mélange d'air et de carburant dans la chambre de combustion 20 et est efficace, en particulier dans des conditions de faible inflammabilité du carburant, notamment lors de la combustion d'un mélange pauvre. L'angle 8 que fait la tangente Y à la surface conique 112 avec le plan défini 35 pour s'étendre sur la surface supérieure 111 est, comme décrit plus haut, choisi de manière à valoir de 10 à 60 , mais il a été démontré expérimentalement qu'il est de préférence déterminé de sorte que la ligne Y se situe entre une ligne J et une ligne K. La ligne J est une ligne s'étendant depuis une interface entre la surface conique 112 et la surface supérieure 111 jusqu'à une intersection entre la ligne longitudinale centrale C (c'est-à-dire un axe central) de la bougie d'allumage 100 (c'est-à-dire du culot métallique 1) et un plan s'étendant sur la surface d'extrémité supérieure 2b de l'isolateur 2 en porcelaine (c'est-à-dire une interface entre la surface d'extrémité supérieure 2b et une partie supérieure 3a de l'électrode centrale 3 exposée à l'extérieur de l'isolateur 2 en porcelaine). La ligne K est une ligne s'étendant depuis l'interface entre la surface conique 112 et la surface supérieure 111 jusqu'à une intersection entre la ligne longitudinale centrale C du culot métallique 1 et une surface d'extrémité supérieure 4a de l'électrode de masse 4. Il a également été démontré expérimentalement que l'angle 8 est de préférence encore déterminé de façon que la ligne Y passe par l'intervalle de décharge 7. Il a été démontré expérimentalement que lorsque l'angle 8 est inférieur à 10 ou supérieur à 60 , les avantages de la bougie d'allumage 100, décrits plus haut, sont faibles. Les figures 3 à 6 représentent des variantes de la bougie d'allumage 100. Sur la Fig. 3, la surface conique 112 de l'extrémité supérieure 11 du culot métallique 1 est constituée de deux surfaces annulaires 112a et 112b qui sont différentes l'une de l'autre en ce qui concerne leur inclinaison par rapport à la longueur (c'est-à-dire la ligne longitudinale centrale C) du culot métallique 1. L'inclinaison d'une première, interne, des surfaces annulaires 112a et 112b (c'est-à-dire la surface interne 112b) par rapport à la ligne longitudinale centrale C est de préférence inférieure à celle d'une, externe, des surfaces annulaires 112a et 112b (c'est-à-dire la surface annulaire 112a). Chacune des surfaces annulaires obliques 112a et 112b s'étend sur tout le pourtour de l'extrémité supérieure 11 du culot métallique 1. La surface conique 112, comme dans la première forme de réalisation, a un diamètre extérieur D qui décroît depuis un bord extérieur de la surface oblique 112a jusqu'à un bord intérieur de la surface oblique 112b. L'angle 8 que fait, avec le plan défini de façon à s'étendre sur la surface supérieure 111, la ligne Y tangente à l'une, interne, des surfaces obliques 112a et 112b (à savoir la surface oblique 112b) à une intersection entre la surface interne et la surface supérieure 111 de l'extrémité supérieure 11 est choisi de façon à valoir de 35 10 à 60 , et de préférence est choisi de façon que la ligne Y se situe entre la ligne J et la ligne K. La ligne J est une ligne s'étendant depuis une interface entre la surface oblique 112b et la surface supérieure 111 jusqu'à l'intersection entre la ligne longitudinale centrale C du culot métallique 1 et le plan s'étendant sur la surface d'extrémité supérieure 2b de l'isolateur 2 en porcelaine. La ligne K est une ligne s'étendant depuis l'interface entre la surface oblique 112b et la surface supérieure 111 jusqu'à l'intersection entre la ligne longitudinale centrale C du culot métallique 1 et la surface d'extrémité supérieure 4a de l'électrode de masse 4. Il a également été démontré expérimentalement que l'angle 0 est de préférence encore choisi de façon que la ligne Y passe par l'intervalle de décharge 7. Il a été démontré expérimentalement que si l'angle 0 est inférieur à 10 ou supérieur à 60 , les avantages de la bougie d'allumage 100, décrits plus haut, sont faibles. La surface conique 112 peut également être constituée de trois ou plus de trois surfaces annulaires obliques qui diffèrent les unes des autres par leur inclinaison par rapport à la ligne longitudinale centrale C du culot métallique 1. Les surfaces obliques 112a et 112b ont de préférence une forme conçue pour que leur inclinaison décroisse de l'extérieur vers l'intérieur du culot métallique 1. Autrement dit, la surface conique 112 a de préférence globalement une forme comportant un rayon de courbure vers le centre, défini à l'extérieur du culot métallique 1. D'autres agencements sont identiques à ceux de la structure de la Fig. 1, et 20 on s'abstiendra d'en donner ici une explication détaillée. Sur la Fig. 4, l'extrémité supérieure 11 du culot métallique 1 possède, comme profileur d'écoulements, plusieurs surfaces horizontales annulaires 113 d'épaulements formées par paliers sur la paroi périphérique extérieure de celle-ci. Chacune des surfaces annulaires 113 d'épaulements s'étend sur tout le pourtour de 25 l'extrémité supérieure 11 du culot métallique 1, sensiblement à angle droit par rapport à la ligne longitudinale centrale C. Le diamètre extérieur D du culot métallique 1 décroît par paliers depuis un bord extérieur d'une, la plus à l'extérieur, des surfaces 113 d'épaulements jusqu'à un bord intérieur d'une, la plus à l'intérieur, des surfaces 113 d'épaulements. 30 L'angle O que la ligne Y tangente aux surfaces 113 d'épaulements, c'est-à-dire passant par des angles extérieurs des surfaces 113 d'épaulements, fait avec le plan défini de façon à s'étendre sur la surface supérieure 111, est choisi de façon à valoir de 10 à 60 , et de préférence est choisi de façon que la ligne Y se situe entre la ligne Jet la ligne K. La ligne J est une ligne s'étendant depuis un bord extérieur de la 35 surface supérieure 111 jusqu'à l'intersection entre la ligne longitudinale centrale C du culot métallique 1 et le plan s'étendant sur la surface d'extrémité supérieure 2b de l'isolateur 2 en porcelaine. La ligne K est une ligne s'étendant depuis le bord extérieur de la surface supérieure 111 jusqu'à l'intersection entre la ligne longitudinale centrale C du culot métallique 1 et la surface d'extrémité supérieure 4a de l'électrode de masse 4. Il a également été démontré expérimentalement que l'angle O est de préférence encore choisi de façon que la ligne Y passe par l'intervalle de décharge 7. Il a été démontré expérimentalement que si l'angle 0 est inférieur à 10 ou supérieur à 60 , les avantages de la bougie d'allumage 100, décrits plus haut, sont faibles. L'extrémité supérieure 11 du culot métallique 1 peut également avoir une forme telle qu'elle comporte, comme profileur d'écoulements une seule surface annulaire d'épaulement. Chacune des surfaces annulaires 113 d'épaulements peut être oblique suivant un angle autre que 90 par rapport à la ligne longitudinale centrale C. Sur la Fig. 5, l'extrémité supérieure 11 du culot métallique 1 possède comme profileur d'écoulements une surface annulaire courbe 114 formée sur la paroi périphérique extérieure de celle-ci. La surface courbe 114 s'étend sur tout le pourtour de l'extrémité supérieure 11 du culot métallique 1 et a une forme telle qu'elle a, sur une coupe longitudinale du culot métallique 1, un arc qui a un rayon R centré en un point défini à l'extérieur du culot métallique 1. La surface courbe 114 est régulière, ce qui accroît la maîtrise et la mise en forme des tourbillons transversaux 21. Le centre du rayon R peut être défini pour donner à la surface courbe 114 une forme telle que le taux auquel le diamètre extérieur D du culot métallique 1 décroît depuis un bord extérieur jusqu'à un bord intérieur de la surface courbe 114 diminue. Inversement, le centre du rayon R peut être défini pour donner à la surface courbe 114 une forme telle que le taux auquel le diamètre extérieur D du culot métallique 1 décroît depuis le bord intérieur jusqu'au bord extérieur de la surface courbe 114 augmente. L'angle 0 que la ligne Y tangente à la surface courbe 114 à une intersection de celleci avec la surface supérieure 111 de l'extrémité supérieure 11 fait avec le plan défini de manière à s'étendre sur la surface supérieure 111 est choisi de manière à valoir de 10 à 60 , et de préférence il est choisi de façon que la ligne Y se situe entre la ligne J et la ligne K. La ligne J est une ligne s'étendant depuis un bord extérieur de la surface supérieure 111 (c'est-à-dire le bord intérieur de la surface courbe 114) jusqu'à l'intersection entre la ligne longitudinale centrale C du culot métallique 1 et le plan s'étendant sur la surface d'extrémité supérieure 2b de l'isolateur 2 en porcelaine. La ligne K est une ligne s'étendant depuis le bord extérieur de la surface supérieure 111 jusqu'à l'intersection entre la ligne longitudinale centrale C du culot métallique 1 et la surface d'extrémité supérieure 4a de l'électrode de masse 4. Il a également été démontré expérimentalement que l'angle 0 est de préférence encore choisi de façon que la ligne Y passe par l'intervalle de décharge 7. Il a été démontré expérimentalement que si l'angle 0 est inférieur à 10 ou supérieur à 60 , les avantages de la bougie d'allumage 100, décrits plus haut, sont faibles. D'autres agencements sont identiques à ceux de la structure de la Fig. 1, et on s'abstiendra de les expliquer en détail ici.

La structure du culot métallique 1 de la Fig. 6 est une combinaison de celles des figures 3 et 5. En particulier, le profileur d'écoulements défini par la paroi périphérique extérieure de l'extrémité supérieure 11 du culot métallique 1 est constitué de deux surfaces : une surface interne annulaire courbe 115 et une surface externe annulaire oblique 116 qui est plane. La surface courbe 115 et la surface oblique 116 s'étendent chacune sur tout le pourtour de l'extrémité supérieure 11 du culot métallique 1.La surface courbe 115 a une forme telle qu'elle a, en coupe longitudinale du culot métallique 1, un arc dont le rayon R est centré en un point défini à l'extérieur du culot métallique 1. La surface courbe 115 est régulière, ce qui améliore donc la maîtrise et la mise en forme des tourbillons transversaux 21.

Le centre du rayon R peut être défini pour donner à la surface courbe 115 une forme telle qu'un taux auquel le diamètre extérieur D du culot métallique décroît depuis un bord extérieur jusqu'à un bord intérieur de la surface courbe 115 diminue. Inversement, le centre du rayon R peut être défini pour donner à la surface courbe 115 une forme telle qu'augmente le taux auquel le diamètre extérieur D du culot métallique 1 décroît depuis le bord intérieur jusqu'au bord extérieur de la surface courbe 114. L'angle 0 que la ligne Y tangente à la surface courbe 115 à une intersection de celle-ci avec la surface supérieure 111 de l'extrémité supérieure 11 fait avec le plan défini pour s'étendre sur la surface supérieure 111, est choisi de façon à valoir de 10 à 60 , et de préférence est choisi de façon que la ligne Y se situe entre la ligne J et la ligne K. La ligne J est une ligne s'étendant depuis un bord extérieur de la surface supérieure 111 (c'est-à-dire le bord intérieur de la surface courbe 115) jusqu'à l'intersection entre la ligne longitudinale centrale C du culot métallique 1 et le plan s'étendant sur la surface d'extrémité supérieure 2b de l'isolateur 2 en porcelaine. La ligne K est une ligne s'étendant depuis le bord extérieur de la surface supérieure 111 jusqu'à l'intersection entre la ligne longitudinale centrale C du culot métallique 1 et la surface d'extrémité supérieure 4a de l'électrode de masse 4. Il a également été démontré expérimentalement que l'angle 0 est de préférence encore choisi de façon que la ligne Y passe par l'intervalle de décharge 7. Il a été démontré expérimentalement que si l'angle 0 est inférieur à 10 ou supérieur à 60 , les avantages de la bougie d'allumage 100, décrits plus haut, sont faibles. La courbure de la surface courbe 115 améliore la maîtrise et la mise en forme des tourbillons transversaux 21 du mélange d'air et de carburant afin d'assurer la stabilité de l'inflammation de celui-ci.

La surface conique 112 de la Fig. 1, les surfaces obliques 112a et 112b de la Fig. 3, les surfaces d'épaulements 113 de la Fig. 4, la surface courbe 114 de la Fig. 5 et la surface courbe 115 et la surface oblique 116 de la Fig. 6 peuvent également être conçues pour occuper 50% ou plus de tout le pourtour de l'extrémité supérieure 11 du culot métallique 1. Par exemple, l'extrémité supérieure du culot métallique 1, comme illustré sur la Fig. 7, comporte plusieurs évidements plats 31 afin de diviser chacune des surface conique 112, surfaces obliques 112a et 112b, surfaces d'épaulements 113, surface courbe 114, surface courbe 115 et surface oblique 116 en plusieurs portions qui définissent des trajets le long desquels les tourbillons transversaux 21 prennent la forme des écoulements de mélange 21a et 21b.

La pastille 5 de métal noble de l'électrode centrale 3 peut être conçue de manière à avoir un diamètre de 0,3 mm à 2,5 mm. La distance entre la pastille 5 de métal noble et la pastille 6 de métal noble de l'électrode de masse 4, c'est-à-dire l'intervalle de décharge 7, peut être choisie de manière à valoir de 0,4 mm à 1,5 mm. Les pastilles 5 et 6 de métal noble peuvent chacune être en alliage contenant comme constituant principal au moins un élément parmi Pt, Ir et Rh et au moins un additif parmi Pt, Ir, Rh, Ni, W, Pd, Ru, Al, Al2O3, Y et Y2O3.30

Claims (12)

Revendications

1. Bougie d'allumage (100) pour moteur à combustion interne, caractérisée en ce qu'elle comprend : un culot métallique cylindrique creux (1) ayant une partie d'extrémité supérieure ouverte (11) destinée à être exposée dans une chambre de combustion d'un moteur à combustion interne ; une électrode de masse (4) montée sur ledit culot métallique (1) ; une électrode centrale (3) disposée dans ledit culot métallique (1) pour définir un intervalle de décharge (7) d'étincelle entre elle-même et ladite électrode de masse (4) ; un isolateur (2) en porcelaine disposé dans ledit culot métallique pour établir une isolation électrique entre ledit culot métallique (1) et ladite électrode 15 centrale (3) ; et un profileur d'écoulements doté d'une forme géométrique sur un pourtour extérieur de la partie d'extrémité supérieure (11) dudit culot métallique (1) pour donner à des tourbillons transversaux d'un mélange d'air et de carburant la forme d'écoulements tourbillonnaires orientés vers une partie centrale de la chambre 20 de combustion.

2. Bougie d'allumage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit isolateur (2) en porcelaine _a un nez dépassant d'une surface supérieure (111) de la partie d'extrémité supérieure (11) dudit culot métallique (1).

3. Bougie d'allumage (100) selon la revendication 1, caractérisée en ce 25 que ledit profileur d'écoulements est défini par une partie du pourtour extérieur dudit culot métallique (1), la partie se poursuivant jusqu'à une surface supérieure (111) de la partie d'extrémité supérieure (11) et étant oblique par rapport à une ligne longitudinale centrale dudit culot métallique (1) de manière à ce qu'un diamètre extérieur de la partie d'extrémité supérieure (11) dudit culot métallique (1) soit 30 amenée à diminuer vers la surface supérieure (111) de la partie d'extrémité supérieure (11).

4. Bougie d'allumage (100) selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'un angle 0 que fait, avec un plan défini de façon à s'étendre sur la surface supérieure (111) de la partie d'extrémité supérieure (11), une ligne tangente à la 35 partie oblique du pourtour extérieur dudit culot métallique (1) à une intersection avec 13la surface supérieure (111) de la partie d'extrémité supérieure (11) dudit culot métallique (1), est choisi de manière à valoir de 10 à 60 .

5. Bougie d'allumage (100) selon la revendication 4, caractérisée en ce que la partie oblique du pourtour extérieur dudit culot métallique (1) a une forme telle que la ligne tangente à la partie oblique passe par l'intervalle de décharge (7).

6. Bougie d'allumage (100) selon la revendication 3, caractérisée en ce que la partie oblique du pourtour extérieur de la partie d'extrémité supérieure (11) définissant ledit profileur d'écoulements a une largeur W2 de 0,5 mm ou plus dans une direction latérale perpendiculaire à la ligne longitudinale centrale dudit culot métallique (1), et un rapport de la largeur W2 à une largeur WI de la surface supérieure (111) de la partie d'extrémité supérieure (11) dans la direction latérale (W2/W1) vaut de 0, 5 à 1,0.

7. Bougie d'allumage (100) selon la revendication 3, caractérisée en ce que la partie oblique du pourtour extérieur dudit culot métallique (1) définissant ledit profileur d'écoulements a une surface conique (112) formée au moins partiellement sur celle-ci, sur laquelle le diamètre extérieur de la partie d'extrémité supérieure (11) décroît vers la surface supérieure (111).

8. Bougie d'allumage (100) selon la revendication 3, caractérisée en ce que la partie oblique du pourtour extérieur dudit culot métallique (1) définissant ledit profileur d'écoulements a au moins une surface d'épaulements étagée (113) formée sur celle-ci de façon que le diamètre extérieur de la partie d'extrémité supérieure (11) décroisse par paliers vers la surface supérieure (111).

9. Bougie d'allumage (100) selon la revendication 3, caractérisée en ce que la partie oblique du pourtour extérieur dudit culot métallique (1) définissant le 25 profileur d'écoulements comporte une surface courbe (114).

10. Bougie d'allumage (100) selon la revendication 3, caractérisée en ce que la partie oblique du pourtour extérieur dudit culot métallique (1) définissant le profileur d'écoulements comporte une surface courbe de telle sorte qu'un taux auquel le diamètre intérieur de la partie d'extrémité supérieure (11) décroît vers la surface 30 supérieure (111) de la partie d'extrémité supérieure (11) diminue vers la surface supérieure (111).

11. Bougie d'allumage (100) selon la revendication 3, caractérisée en ce que la partie oblique du pourtour extérieur dudit culot métallique (1) définissant le profileur d'écoulements comporte une surface (114) courbe de telle sorte qu'un taux 35 auquel le diamètre intérieur de la partie d'extrémité supérieure (11) décroît vers lasurface supérieure (111) de la partie d'extrémité supérieure (11) augmente vers la surface supérieure (111).

12. Bougie d'allumage (100) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le profileur d'écoulements occupe 50 % ou plus de la partie d'extrémité 5 supérieure (11) dudit culot métallique (1).