WO2007045776A1 - Bougie d'allumage pour le moteur a combustion interne d'un vehicule automobile - Google Patents

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Marc Pariente
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Definitions

  • the invention relates to a spark plug for the internal combustion engine of a motor vehicle, of substantially elongated overall shape, comprising:
  • an electrically insulating block called an insulator interposed between the central electrode and the base, of an annular shape and having a ring-shaped coating.
  • Plasma generation spark plugs are high-frequency, multi-spark ignition systems capable of providing spark-ignition engines with the best ignition conditions, while reducing pollutant emissions, especially in lean mixtures. By cons, they are subject to fouling, especially cold.
  • the invention aims to adjust the thermal index of a multi-spark plug so that it behaves like a very hot candle when the engine is still cold and behaves like a warm candle when the engine is hot.
  • the invention aims to increase the skin temperature of the insulation while maintaining its electrically insulating properties.
  • the invention proposes a candle of the type mentioned above, characterized in that the insulation comprises an annular groove.
  • the groove is located at the shoulder.
  • the groove has a rectangular section.
  • the groove has a triangular section.
  • Figure 1 shows a half-sectional view of a multi-spark spark plug known in the state of the art.
  • FIG. 2 represents a half-sectional view of a multi-spark plug according to a first embodiment of the invention.
  • FIG. 3 represents a half-sectional view of a multi-spark plug according to a second embodiment of the invention. Identical or similar elements are designated by the same reference numerals.
  • a multi-spark spark plug 1 comprises two coaxial plasma generation electrodes.
  • An external electrode called base 2 is intended to be connected to ground. It surrounds an internal electrode called central electrode 3, substantially cylindrical, axis of symmetry D, acting as a high voltage electrode.
  • the materials of the electrodes 2, 3 are chosen from a conductive material such as a nickel alloy.
  • An electrically insulating block, called insulator 4 is placed between the base 2 and the central electrode 3.
  • the base 2 has, on the outer face of its lower part closest to the cylinder head of the internal combustion engine equipped with the spark plug 1 , a form suitable for the introduction, maintenance and tightening of the spark plug 1 on the cylinder head (for example and without limitation, as shown in Figure 1: a thread).
  • the insulation material can be chosen ceramic.
  • the insulator 4 has an annular shoulder concealing the entire outer circular surface 6 of the base 2.
  • the shoulder 5 increases the distance, through the gas mixture, between the central electrode 3 and the base, to avoid the arc creation between the central electrode 3 and the base 2.
  • the shoulder 5 has an annular groove 8.
  • the annular groove 8 has a rectangular section.
  • the annular groove 8 has a triangular section.
  • This groove 8 is dimensioned in such a way that the groove - AT -
  • the groove 8 has two parameters: its height h and its depth p.
  • the height h makes it possible to add a source of heat inside the insulator 4.
  • the height h varies according to the collection surface of the heat, which makes it possible to modify the distribution of the heat flows entering the insulation. .
  • the depth p of the groove 8 allows us to adjust the thermal resistance of the system. Indeed, changes in longitudinal thermal conductivity (along the axis D) make it possible to vary the temperature gradients in the axial direction and therefore the temperature distributions.
  • the shape of the groove 8 is illustrated in Figures 2 and 3 but the invention is not limiting, other forms may be chosen so as to increase the skin temperature of the insulation.
  • the groove 8 creates a constriction in the insulator 4 and thus reduces its longitudinal thermal conductivity. In addition, the groove 8 increases the apparent surface of the insulator 4 for a smaller volume. This surface is entirely exposed to the flame produced by the candle, which leads to a greater thermal flux from the flame to the insulation 4 and therefore a greater heating of the insulation 4. The groove 8 does not prevent the deposit of soot but it allows to increase the temperature of the insulator and cleaning by pyrolysis of soot.

Abstract

Bougie d'allumage (1) pour le moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, de forme générale sensiblement allongée, comportant : deux électrodes coaxiales : une électrode interne d'axe (D) appelée électrode centrale (3) et une électrode externe appelée culot (2) entourant l'électrode centrale (3) ; un bloc isolant électriquement, appelé isolant (4) interposé entre l'électrode centrale (3) et le culot (2), de forme annulaire et possédant un épaulement (5) annulaire caractérisée en ce que l'isolant (4) comporte une rainure (8) annulaire située au niveau de l'épaulement (5).

Description

BOUGIE D'ALLUMAGE POUR LE MOTEUR A COMBUSTION INTERNE D'UN VEHICULE AUTOMOBILE
L'invention concerne une bougie d'allumage pour le moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, de forme générale sensiblement allongée, comportant :
- deux électrodes coaxiales : u ne électrode i nterne d'axe appelée électrode centrale et u ne électrode externe appelée cu lot entourant l'électrode centrale
- un bloc isolant électriquement, appelé isolant interposé entre l'électrode centrale et le culot, de forme an nu lai re et possédant un épau lement annulaire.
Les bougies à générations de plasma constituent des systèmes d'allumage multi-étincelles à haute fréquence, capables d'assurer dans les meilleures conditions l'allumage des moteurs à allumage commandé, tout en réduisant les émissions polluantes, notamment en mélange pauvre. Par contre, elles sont sujettes à l'encrassement, notamment à froid.
Comme toutes les bougies, elles sont caractérisées par un indice thermique. Cet indice thermique prend en compte leur comportement thermique sur des points de fonctionnement moteur particuliers. Il traduit notamment leur capacité à supporter des températures suffisamment élevées pour éliminer l'encrassement par pyrolyse, sans faire de « pré-allumage ».
Par les publications FR2859830, FR2859869, FR2859831 , on connaît une bougie multi-étincelles dite froide, car elle ne monte pas suffisamment vite en température pour éviter l'encrassement. Sur de telles bougies, on a constaté en effet l'accumulation d'un dépôt de carbone sur l'isolant, qui réduit significativement l'isolation nécessaire entre la pointe de l'électrode centrale et le culot. Avec une mauvaise isolation, l'alimentation haute tension de la bougie risque alors d'être insuffisante, pour pouvoir provoquer les nécessaires « claquages », déclencheurs d'étincelles. Pour éviter la formation de dépôts carbonés, notamment à froid, sur l'isolant de la bougie exposé à l'atmosphère de la chambre de combustion, on peut chercher à augmenter la température de l'isolant, de manière à favoriser la destruction des dépôts par le phénomène de pyrolyse, dont l'efficacité dépend de la résistance thermique de l'ensemble de la bougie, y compris celle de l'isolant.
Les mesures prises habituellement pour augmenter la température de l'isolant trouvent leur limite dans l'apparition de « préallumage » sur les bougies, lorsqu'elles atteignent des températures trop élevées en fonctionnement.
Afin de pallier ces inconvénients, l'invention vise à régler l'indice thermique d'une bougie multi-étincelles de façon à ce qu'elle se comporte comme une bougie très chaude lorsque le moteur est encore froid et qu'elle se comporte comme une bougie tiède lorsque le moteur est chaud.
L'invention vise à augmenter la température de peau de l'isolant tout en conservant ses propriétés isolantes électriquement.
A cet effet, l'invention propose une bougie du type cité ci- dessus, caractérisée en ce l'isolant comporte une rainure annulaire.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention, la rainure est située au niveau de l'épaulement.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention, la rainure possède une section rectangulaire.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention, la rainure possède une section triangulaire.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description d'exemples de réalisation en référence aux figures annexées.
La figure 1 représente une vue en demi coupe d'une bougie multi-étincelles connue dans l'état de la technique.
La figure 2 représente une vue en demi coupe d'une bougie multi-étincelles selon un premier mode de réalisation de l'invention.
La figure 3 représente une vue en demi coupe d'une bougie multi-étincelles selon un second mode de réalisation de l'invention. Des éléments identiques ou analogues sont désignés par les mêmes chiffres de référence.
Telle que représentée aux figures 1 , 2 et 3, une bougie muti- étincelles 1 comporte deux électrodes de génération de plasma coaxiales. Une électrode externe appelée culot 2 est destinée à être reliée à la masse. Elle entoure une électrode interne appelée électrode centrale 3, sensiblement cylindrique, d'axe de symétrie D, jouant le rôle d'électrode haute tension. Les matériaux des électrodes 2, 3 sont choisis dans un matériau conducteur tel qu'un alliage nickel.
Un bloc électriquement isolant, appelé isolant 4 est placé entre le culot 2 et l'électrode centrale 3. Le culot 2 présente, sur la face extérieure de sa partie inférieure la plus proche de la culasse du moteur à combustion interne équipé de la bougie 1 , une forme appropriée à la mise en place, au maintien et au serrage de la bougie 1 sur la culasse (par exemple et de manière non limitative, ainsi que représenté sur la figure 1 : un filetage). Le matériau d'isolation peut être choisi en céramique.
L'isolant 4 possède un épaulement 5 annulaire occultant toute la surface circulaire externe 6 du culot 2. L'épaulement 5 augmente la distance, en passant par le mélange gazeux, entre l'électrode centrale 3 et le culot, permettant d'éviter la création d'arc entre l'électrode centrale 3 et le culot 2.
Quelque soit le mode de réalisation de l'invention, l'épaulement 5 comporte une rainure 8 annulaire.
Selon un premier mode de réalisation, telle que représentée à la figure 2, la rainure 8 annulaire possède une section rectangulaire.
Selon un second mode de réalisation, telle que représentée à la figure 3, la rainure 8 annulaire possède une section triangulaire.
De cette façon, une résistance thermique est créée au cœur de l'isolant et permet d'augmenter la température de peau de l'isolant 4. Cette rainure 8 est dimensionnée de telle façon que la rainure ne - A -
peut pas être obturée ce qui aurait pour conséquence la non élévation de la température de peau.
La rainure 8 dispose de deux paramètres : sa hauteur h et sa profondeur p.
La hauteur h permet de rajouter une source de chaleur à l'intérieur de l'isolant 4. La hauteur h varie en fonction de la surface de collection de la chaleur ce qui permet de modifier la répartition des flux de chaleur entrant dans l'isolant.
La profondeur p de la rainure 8 nous permet de régler la résistance thermique du système. En effet, les modifications de conductivité thermique longitudinale (selon l'axe D) permettent de faire varier les gradients de température dans la direction axiale et donc les répartitions de température.
La forme de la rainure 8 est illustrée aux figures 2 et 3 mais l'invention n'est pas limitative, d'autres formes peuvent être choisies de façon à augmenter la température de peau de l'isolant.
La rainure 8 permet de créer un étranglement dans l'isolant 4 et réduit ainsi sa conductivité thermique longitudinale. De plus, la rainure 8 augmente la surface apparente de l'isolant 4 pour un volume plus réduit. Cette surface est entièrement exposée à la flamme produite par la bougie ce qui conduit à un flux thermique plus important de la flamme vers l'isolant 4 et donc un réchauffement plus important de l'isolant 4. La rainure 8 n'empêche donc pas le dépôt de suies mais elle permet d'augmenter la température de l'isolant et un nettoyage par pyrolyse des suies.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Bougie d'allumage (1 ) pour le moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, de forme générale sensiblement allongée, comportant :
- deux électrodes coaxiales : une électrode interne d'axe (D) appelée électrode centrale (3) et une électrode externe appelée culot (2) entourant l'électrode centrale (3)
- un bloc isolant électriquement, appelé isolant (4) interposé entre l'électrode centrale (3) et le culot (2), de forme annulaire et possédant un épaulement (5) annulaire caractérisée en ce que l'isolant (4) comporte une rainure (8) annulaire située au niveau de l'épaulement (5).
2. Bougie d'allumage (1 ) selon la revendication 1 , caractérisée en ce que la rainure (8) est une résistance thermique dans l'isolant (4).
3. Bougie d'allumage (1 ) selon l'une des revendications précédentes 1 à 2, caractérisée en ce que la rainure (8) possède une section rectangulaire.
4. Bougie d'allumage (1 ) selon l'une des revendications précédentes 1 à 2, caractérisée en ce que la rainure (8) possède une section triangulaire.
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