Brevet FR2027892A1 — publié le 19701002

" 2027892 La présente invention concerne des bougies d'allumage pour moteurs à combustion interne. On connaît des bougies d'allumage dans lesquelles la pointe d'allumage de l'électrode centrale est enfermée dans un 5 tube isolant, à paroi mince d'épaisseur constante, qui pénètre dans une chambre de balayage à section relativement importante et à profondeur relativement faible, présentant un sommet en coupole destiné à assurer un balayage plus efficace, un chauffage et un refroidissement plus rapides du tube isolant et à rendre plus 10 uniforme la température du tronçon exposé de ce tube, ce qui accroît l'intervalle thermique sans provoquer d'allumage prématuré ni d'encrassement. Certes, ces agencements améliorent le fonctionnement et la longévité des bougies, mais on a constaté qu'il reste encore, en vue d'un fonctionnement optimal, à accorder as- 15 sez étroitement l'intervalle thermique de la bougie avec les caractéristiques du moteur. On a aussi constaté que certaines améliorations de la structure de bougie rendent celle-ci plus robuste et plus sûre, notamment pour les bougies pour forte pression effective moyenne nominale. Les bougies actuelles tombent souvent 20 en panne aux températures et sous les pressions régnant dans les moteurs d'automobiles modernes, à forte compression. La présente invention a donc pour but de réaliser : - une bougie d'allumage comportant un tube ou pointe d'allumage isolant, à paroi mince, et une chambre de balayage de 25 forme appropriée, moins sujette aux pannes mécaniques ou électriques que les bougies connues ayant cette structure; - une bougie dans laquelle un matériau de refroidissement interposé entre l'isolateur et le culot métallique, forme un joint interdisant l'infiltration de gaz entre ces deux organes et 30 améliore en outre la transmission de chaleur et le refroidissement de la pointe d'allumage; - une bougie dans laquelle une nervure annulaire à arêtes assez vives, saillant sur le culot, s'applique contre l'isolateur pour contribuer à interdire les fuites de gaz; 55 - un procédé on des moyens permettant de faire varier aisément l'intervalle thermique d'une bougie donnée; - une bougie à culot et à isolateur de dimensions standard qu'on puisse facilement modifier pour obtenir des intervalles thermiques différents, de sorte qu'ii suffit de prévoir des 4C isolateurs d'un seul format, ou au maximum de deux formats pour 69 40713 2' 2027892 toutes les bougies ayant un même diamètre de filetage; - une bougie dont l'intervalle thermique varie selon la . profondeur à laquelle le tube d'isolateur à paroi mince pénètre dans la chambre de balayage. 5 Suivant l'un de ses aspects, la bougie suivant l'inven tion comprend un culot métallique présentant une cavité ouverte vers le haut et, à la base de cette cavité, un passage dirigé vers le bas. Un isolateur d'un seul tenant, solidaire d'un tube d'extrémité, à paroi mince et à section relativement faible et 10 sensiblement constante, est monté dans la cavité du culot, son tube d'extrémité traversant de haut en bas le passage inférieur. Sa paroi peut s'élargir au-dessus du passage inférieur du culot. L'isolateur est fixé au culot par tout scellement étanehe ou par tous moyens mécaniques désirés et le trou du culot a un diamètre 15 seulement un peu supérieur à celui du tube isolant, pour que la chaleur se transmette bien entre ces deux organes. Par exemple, l'écart de diamètre peut être de 0,13 à 0,38 mm. Une électrode centrale traverse de haut en bas l'isolateur et son tube de prolongement et forme un éclateur avec une électrode de masse portée 20 par le culot. L'électrode centrale et le tube isolant à paroi mince qui l'entoure peuvent se terminer à une distance déterminée en deçà ou au-delà de la base du culot et une chambre de balayage à profil arrondi en douceur de profondeur faible et à forte section, est ménagée dans la base du culot, autour de l'électrode 25 centrale et du tube isolant. Un matériau de refroidissement peut être interposé entre le culot et l'isolateur pour contribuer à é-viter les fuites ou infiltrations de gaz entre ces deux organes et pour améliorer la transmission de chaleur. Le culot peut aussi présenter une ou plusieurs nervures annulaires à arêtes relative-30 ment vives portant contre l'isolateur pour contribuer à interdire les infiltrations de gaz. Suivant un autre aspect important, l'invention vise un procédé ou des moyens permettant de faire varier l'intervalle thermique d'une bougie comportant un culot et un isolateur de di-35 mensions standard. On obtient ce résultat en conférant, par fraisage ou autrement, auxdites chambres de balayage des profondeurs déterminées différentes, ce qui fait varier la profondeur à laquelle l'électrode centrale et le tube à paroi mince dépassent dans cette chambre. On peut aussi obtenir ces variations en modi-40 fiant la distance à laquelle le tube isolant est décalé vers 69 40713 5" 2027892 l'extérieur ou vers l'intérieur dans le culot en acier. Ainsi, on peut facilement assembler ou fabriquer des bougies d'allumage pour moteurs à pressions effectives moyennes nominales diverses à partir d'une seule réserve de culots et isolateurs à cotes stan-5 dard, ce qui assure des économies notables sur les frais d'équipement, de main-d'oeuvre, d'établissement des inventaires et sur les prix de revient. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre donnée à titre d'e-10 xemple uniquement et en regard du dessin annexé, sur lequel : fig. 1 représente en coupe transversale une bougie d'allumage réalisée suivant l'invention, et fig. 2 est une vue partielle à plus grande échelle montrant comment on peut modifier la bougie montrée sur la fig. 1 15 pour faire varier les intervalles thermiques. Sur la fig. 1, on voit en 10 le culot métallique habituel d'une bougie d'allumage présentant une série de pans coupés 11, destinés à coopérer avec une clef, et un filetage 12 permettant de fixer la bougie dans la paroi extérieure d'un moteur à 20 combustion interne. Le culot 10 présente une cavité 13, ouverte vers le haut, qui présente une base 14 et un élargissement 15 formant siège. Le culot présente encore un passage 16 qui le traverse à partir de la base de la cavité 13» Un isolateur longitudinal d'un seul tenant 17 repose soit sur la base 14, soit sur le 25 siège 15 du culot, auquel il est fermement fixé par un scellement approprié ou autre. L'isolateur 17 se termine par un tube à paroi mince 18, à section relativement faible et constante, traversant de haut en bas le passage 16, qu'il épouse étroitement pour être en bon contact thermique avec lui; autrement dit, lé diamètre du 30 passage n'est que légèrement supérieur à celui du tube 18, afin que le jeu entre ces deux organes soit assez faible. Une électrode centrale, formée de conducteurs 19 et réunis par un joint 21 en verre conducteur, également connu, est disposée et scellée dans un passage axial ménagé dans l'isolateur 19 et dans son tu-35 he de prolongement 18 et coopère avec une électrode de masse 22, portée par le culot 10, pour faire jaillir des étincelles de manière classique. Un rebord 10a formé sur le culot 10 est agencé pour être serti par dessus le tronçon épaissi 17a de l'isolateur 17 et contribue à assurer la fixation étanche de ce dernier dans 40 le culot. On améliore beaucoup l'étanchéité par une technique 69 40713 2027892 M en connue dite de sertissage à chaud, suivant laquelle du courant électrique chauffe le rebord mince du culot pendant application de la pression de sertissage. On interrompt le chauffage é-lectrique avant de supprimer ladite pression. Le retrait résul-5 tant rend le raccordement étanche. Pour renforcer encore l'étanchéité entre le culot 10 et l'isolateur 17, tout en améliorant la transmission de chaleur entre ces deux organes, on peut disposer du matériau de refroidissement 23 dans l'interstice, séparant le passage 16 de tube 18 de 10 l'isolateur, dans lequel le tube 18 subit la majeure partie de ses pertes calorifiques et de son refroidissement. Parmi les matériaux "refroidisseurs" on peut par exemple citer celui vendu sous le nom commercial de "Dow Corning 34-0 Silicone Heat Sink Compound", qui assure une étanchéité durable et a une haute con-15 ductibilité thermique. Ce matériau est à utiliser surtout dans des bougies pour fortes puissances effectives (par exemple supérieures à 250) et est essentiellement destiné à éviter que des gaz de combustion chauds ne pénètrent dans l'interstice séparant le tube isolant du culot dans le passage 16, ces gaz gênant la 20 transmission de chaleur et nuisant à la bonne répartition cyclique des tempér attires du tube 18.. Pour renforcer encore l'étanchéité entre le culot et l'isolateur et éviter toute infiltration de gaz, on peut aussi prévoir à la base 14 de l'enveloppe 10 une nervure 24 à arêtes 25 relativement vives, qui vient porter contre l'isolateur 17 et est partiellement écrasée pendant le sertissage, formant entre l'isolateur et le culot en acier un joint jouant le même rôle qu'un presse-étoupe. Jin variante, on peut former une nervure analogue 25 sur le siège 15* 30 Le tube isolant 18, à paroi mince, peut se terminer à une distance donnée en deçà ou au-delà de l'extrémité filetée du culot 10 (par exemple à une distance de 1,9 à 3,2 mm au-delà de cette extrémité) et l'on ménage en général dans la base du culot 10 une chambre de balayage 26, à contour arrondi en douceur ayant 35 une faible profondeur et une section importante par rapport à celle du tube 18. Dans l'agencement décrit jusqu'à présent, le tube d'allumage 18 s'échauffe plus vite que dans les bougies classiques pendant les brusques accélérations, ce qui réduit les dépôts d'o-40 xyde de plomb nuisant à l'allumage. De plus, la température du 69 40713 5. 2027892 tube 18 est plus voisine de l'intervalle idéal, de 650 à 750°C, dans toute la gamme de vitesses et de puissances du moteur et la température est plus uniforme sur toute la longueur du tube 18, de sorte que la base de ce tube demeura au-dessus de la tempéra-5 ture critique d'encrassement, même quand la moteur tourne au ralenti ou n'est pas encore chaud. On peut ainsi utiliser couramment une bougie plus froide, dans laquelle la température, inférieure à la normale, du tube 18 et des électrodes réduit l'usure de l'éclateur et la détérioration du tube isolant 18. 10 Le profil favorable de la chambre de balayage permet de■ mieux chasser les gaz brûlés du voisinage du tube 18 et de l'espace entre électrodes. Cette meilleure élimination réduit l'encrassement; en outre, le mélange carburant-air, moins chaud, se vaporise mieux qu'un mélange de gaz brûlés et de gaz frais, ce qui 15 rend l'allumage plus stable. Il en résulte une économie de carburant, un supplément de puissance et une réduction de la pollution atmosphérique. Comme exposé plus Haut, l'invention vise, suivant un aspect important, un procédé ou des moyens permettant de faire 20 varier aisément et à bon compte l'intervalle thermique de bougiés assemblées ou fabriquées à partir de culots et d'isolateurs à cotes standard, prévus pour bougies à filetage d'un diamètre donné, ce qui permet de réaliser à partir d'un stock de pièces à dimensions plus uniformes des bougies pour moteurs ayant des puissan-25 ces effectives moyennes différentes, atteignant au moins 250 à 260. Comme illustré par la fig. 2, ce procédé consiste à donner (par perçage ou autrement) à la chambra de balayage 2o Q?ig. 1) des profondeurs déterminées différentes, comme indiqué en traits interrompus en 27, 28, 29 et 30. .ainsi, des tubes isolants lb de 30 longueur donnée pénètrent à des distances différentes dans la zone de combustion du cylindre du moteur, ce qui aaapte la bougie à des moteurs à puissances indiquées différentes, rour des tubes i-solanrs de longueur donnee, c'est-e-aire se terminant à une distance donnee au-deli ou en deçà de la base du cul^t, la puissance 35 effective moyenne es'c à peu pr&s idiversement proportionnelle à la profondeur de la chambre ue balayage. Le matériau "refroidisseur" précité est inutile pour dt,s bougies ayant des puissances nominales de c-'yo à dbO ou moins, et on peut le supprimer pour ôes bougies à indices supérieurs. 40 Pour des moteurs à puissances nominales supérieures (par exemple 69 40713 2027892 d'indices dépassant 250 à 260), il peut être indiqué ou nécessaire de raccourcir le tube 18 et d'allonger le tronçon moyen de l'isolateur. Pour des moteurs à très forte puissance nominale (par exemple d'indice dépassant 540), on peut supprimer complète-5 ment la chambre de balayage, car il suffit que le tube 18 dépasse sur une très faible distance la base du culot,(du fait qu'il est maintenu dans l'intervalle de température idéal) pour que le moteur fonctionne bien et que le tube 18 et les électrodes soient bien balayés. 10 On a décrit et illustré à titre d'exemple une réalisa tion de l'invention, mais on pourra bien entendu lui apporter diverses modifications et variantes, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. 69 40713 7. 2027892 BaVi^DIOAfflQire. 1. Bougie d'allumage caractérisée en ce qu'elle comporte un culot métallique qui présente une cavité ouverte vers le haut et un passage dirigé vers la partie inférieure de la "base de 5 cette cavité, un isolateur d'un seul tenant monté de manière.é-tanche dans cette cavité et qui comporte un tube de prolongement à paroi mince, à section relativement faible et sensiblement constante au niveau dudit passage et au-delà, ce passage ayant u-ne section un peu supérieure à celle dudit tube pour favoriser la 10 transmission de chaleur entre ces deux organes, et une électrode centrale traversant un passage axial ménagé dans l'isolant et dans son tube de prolongement. 2. Bougie selon la revendication 1, caractérisée en ce que la base dudit culot présente une chambre de balayage en cou- 15 pôle, ayant une profondeur relativement faible et une section importante par rapport à celle dudit tube de l'isolateur. 3« Bougie selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit tube fait saillie au-delà du sommet de ladite chambre de balayage, à une distance donnée qui détermine l'intervalle 20 thermique. 4. Bougie selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'espace séparant ledit culot dudit tube de l'isolateur, dans le passage du culot, est rempli d'une composition de nature à interdire l'infiltration de gaz dans cet espace et à favoriser la 2^ transmission de chaleur entre ledit tube et ledit culot. 5. Bougie selon la revendication 3, caractérisée en ce que la base de la cavité du culot forme un siège soutenant l'isolateur et en ce que ce siège présente une nervure annulaire à a-rëtes relativement vives, dirigée vers l'extérieur, qui vient 30 porter contre l'isolateur pour former un joint étanche contribuant à interdire l'infiltration de gaz entre les organes. 6. Bougie selon la revendication 3, caractérisée en ce que le culot présente_un second siège intérieur destiné à soutenir l'isolateur et en ce que ce second siège présente une nervure 35 annulaire à arêtes relativement vives, dirigée vers l'extérieur, qui vient porter contre l'isolateur pour former joint d'étanchéi-té. 7. Bougie selon la revendication 4, caractérisée en ce que le culot présente, près dudit passage, une nervure annulaire, 40 à arêtes relativement vives, dirigée vers l'intérieur et qui 69 40713 8" 2027892 vient porter contre ledit isolateur. 8. Procédé de fabrication de bougies ayant des intervalles thermiques différents à partir de culots métalliques et d'isolateurs, prolongés chacun par un tube d'allumage à paroi mince, 5 ayant des cotes standard, consistant essentiellement à ménager dans la base de chaque culot une chambre à section relativement importante et à choisir la profondeur de cette chambre d'après l'intervalle thermique désiré. 9. Procédé selon la revendication 9, comportant le per-10 cernent, dans la base de chacun desdits culots, d'un passage de section seulement légèrement supérieure à celle dudit tube à paroi mince et à remplir l'espace qui sépare le culot de l'isolateur, dans ce passage, d'une composition de refroidissement. 10. Bougie réalisée conformément au procédé selon la 15 revendication 8 ou 9«