Brevet FR2033248A1 — publié le 19701204

la présente invention concerne une douille pour "bougie d'allumage avec un corps isolant en matière plastique, recevant la connexion du câble -d1allumage et la connexion de la bougie, ainsi qu'une gaine de "blindage, à la masse entourant ce corps. Dans les moteurs à essence, l'allumage du mélange air-carbu-rant s'effectue en général aujourd'hui par le procédé usuel à haute tension, dans lequel un dispositif sert à produire l'étincelle qui jaillit aux électrodes de la bougie et enflamme le mélange air-carburant. Comme dispositif d'allumage, on emploie des magnétos, des installations électroniques, ou bien les équipements courants d'allumage par batterie. Ainsi qu'on le sait généralement, l'équipement d'allumage par batterie comporte uiie bobine, un distributeur, des bougies et un interrupteur d'allumage. le courant primaire de la bobine est fourni par la batterie du véhicule et commandé par la came du distributeur. A chaque interruption du courant primaire se produit une impulsion haute tension. Ces impulsions sont transmises par le distributeur aux bougies, où elles engendrent les étincelles d'allumage, la tension nécessaire à une. étincelle renfermant 1 'énergie voulue dépend essentiellement de la distance entre les électrodes des bougies et de la pression dans la chambre de combustion. Par suite du grand nombre des résistances insérées dans le circuit des bougies, en particulier de la grande résistance provoquée par le distributeur à- éclatements, il faut que les installations d'allumage connues soient surcalculées du point de vue de la tension, sans que la puissance de l'allumage s'en trouve améliorée. Cela tient surtout à un déphasage et à ce que la tension est en avance sur le courant d'allumage. On sait qu'en principe, pour amener un renforcement de l'étincelle d'allumage, on branche une capacité, donc un condensateur, en parallèle avec son parcours. Dans les installations connues, les condensateurs sont disposés à plus ou moins grande proximité des bougies, ou sont constitués par un câble capacitif. Ces dispositions st modes de construction connus dans des condensateurs dans les installations d'allumage ne se sont cependant pas tellement bien comportés en pratique et ne sont pas parvenus à s'imposer, l'augmentation de puissance attendue ne se produisant pas malgré les frais engagés pour la fabrication des condensâteuis prévus à cet effet. 70 01257 2 2033248 L* invention a donc pour but de créer un condensateur monté en parallèle, le plus près possible avec le trajet des étincelles d'allumage et grâce auquel la puissance de.l'allumage peut être augmentée. 5 L'invention part à cet effet d'une douille blindée pour bougie d'allumage, telle qu'il en existe généralement aujourd'hui dans les moteurs à grande puissance. Dans ces douilles, le corps isolant en. matière plastique recevant la connexion du câble d'allumage et la connexion de la bougie est entouré d'une gaine de blin-10 dage conductrice de l'électricité, qui doit servir à l'antipara-sitage. Ces douilles blindées ne remplissent cependant qu'à moitié les prescriptions, devenant toujours plus sévères et qui concernent l'antiparasitage sur les véhicules automobiles. En partant de ces douilles connues pour bougies, le problème 15 à la base de l'invention se résoud en constituant la connexion du câble d'allumage et, ou bien la connexion de la bougie par une électrode.de condensateur placée dans le corps isolant en matière plastique et formant, avec la gaine de blindage, le corps isolant servant de diélectrique, un condensateur de grande capaei-20 té, branché en parallèle avee le trajet des étincelles d'allumage. Le diélectrique présente ainsi une grande rigidité diélectrique ainsi, qu'une forte stabilité de forme sous contrainte mécanique ou thermique. Selon l'invention,- la gaine de blindages ou électrode externe 25 du condensateur, est constituée soit par un fourreau métallique, un ressort hélicoïdal métallique, une toile ciétalliqB, soit par une pièce rapportée conductrice de 11 électricité, un revêtement ou un placage. Le condensateur monté en parallèle avec le trajet des étincel-30 les d'allumge est branché sur une résistance d'antiparasitage disposée dans la douille, après cette résistance dans le sens du courant d'allumage. . L'électrode interne du condensateur, enfermée dans le corps isolant, en matière plastique9 affecte,, â.e préférences la forme 35 d'un, cylindre creux ou d'une cartouche,, Afin ,jie .réaliser un ensemble compact, la résistance d1antiparasitage est. logée selon l'invention à l'intérieur du cylindre creux ou de la cartouche, et blindée de préférence» 70 01237 3 2033248 L'électrode externe du condensateur, le corps isolant et la connexion qu'il renferme du câble, et, ou bien, de la bougie d'allumage, forment un condensateur influencé par la température à la bougie et dont la capacité est variable en fonction des 5 variations de cette température. Le principe de l'invention, qui permet les formes de réalisation les plus diverses, est exposé ci-après plus en détail, en référence à deux exemples. Les dessins annexés représentent: Fig. 1, la disposition du condensateur, sous forme d'un sché-10 ma de connexions. Fig. 2, une coupe longitudinale de la douille de bougie selon l'invention et de la bougie d'allumage en place sur le bloc moteur et Fig. 3, une coupe longitudinale de douille coudée. •] 5 Le courant d'allumage arrivant par la conduite 10 d'un équi pement non représenté davantage"est amené à l'électrode centrale 1 suivant fig. 1 et passe de celle-ci, sous forme d'arc à haute tension à l'électrode de masse 2 de la bougie d'allumage. La résistance, désignée par E dans la Fig. 1, est la dernière 20 branchée dans le circuit avant les électrodes 1, 2 de la bougie, constituée, par exemple, par la résistance à l'éclatement ou par la résistance d'antiparasitage qui sera décrite encore plus en détail. Derrière cette dernière résistance E. est branché, en parallèle avec le trajet 3 des étincelles et, de ce fait, avec 25 l'électrode centrale 1 et l'électrode de masse 2, un condensateur C de grande capacité, qui est relié, d'un côté, au conducteur d'arrivée du courant d'allumage 10 et, de l'autre côté, à la masse 4. La tension d'avance à l'allumage charge le condensateur C. Il se produit ainsi un déphasage tel que tension et 30 courant d'allumage arrivent presque simultanément à l'électrode centrale 1. Au franchissement par l'arc électrique du trajet 3 entre électrode centrale 1 et électrode de masse 3 se produit une décharge capacitive de forte intensité et de grande"puissance. Par le courant d'allumage tiré, comme d'un accumulateur, 35 du condensateur C, l'intensité de l'étincelle d'allumage est augmentée, ce qui se traduit optiquement par un arc électrique plus large et plus "brillant aux deux électrodes 1 , 2, qu'à la mise hors circuit du condensateur G. L'élévation de l'intensité du courant d'allumage agit d'une manière particulièrement favo 70 01237 4 2033248 rable sur la combustion, celle-ci s'effectuant sans résidu, même avec un mauvais mélange et un fort encrassement ainsi qu'un plombage des bougies, en particulier avec un mélange air-carburant devenant gra.s , par exemple pour une accélération par à-5 coups du moteur et l'abaissement de la tension d'allumage produite qui en résulte. L'exemple de réalisation suivant la fig. 2 représente la douille de bougie d'allumage 11 à 19 et la bougie 1 à 9 suivant l'invention. La bougie d'allumage consiste d'ordinaire en une élec-10 trode centrale 1 pénétrant dans la chianbre de combustion et une électrode de masse 2, le culot 5 mis à la masse 4, l'isolateur 6, la masse fondue conductrice 7, la tige de connexion 8 et l'é-crou 9. Aussi bien la douille rectiligne suivant la Fig. 2 que la 15 douille coudée.suivant la Fig. 3, selon l'invention, est raccordée par sa fiche de connexion 11 au câble 10 d'arrivée du courant d'allumage. Les deux douilles comportent essentiellement un corps isolant, en matière plastique, de forme tubulaire 12, dont l'ouverture supérieure forme prise pour le câble d'alluma-20 ge 10» recevant à cette extrémité la connexion 14 et, à l'extrémité opposée, la connexion 13 de la bougie. Le corps isolant 12 est, de son côté, entouré d'une gaine de blindage conductrice 16 constituée dans cet exemple de réalisation par deux demi-coquil-leâ de tôle entourant étroitement le corps 12 et maintenues as-25 semblées à leur extrémité inférieure par une rondelle élastique 16a en s'appliquant en commun sur la masse 4 ou le culot 5 de la bougie. Pour former un condensateur de grande capacité, la connexion 14 du câble d'allumage et, ou bien, la connexion 13 de la bougie 30 sont agrandies ou transformées en électrode de condensateur, tandis que l'autre électrode est formée par la gaine de blindage 16, en contact avec la masse 4. En correspondance avec la capacité du condensateur C, le corps isolant 12, séparant les deux électrodes 15 et 16 du condensateur, est doté d'une rigidité dié-35 lectrique élevée, ainsi que d'une grande stabilité de forme aussi bien sous contraintes mécaniques que thermiques. Les isolants possédant des caractéristiques de ce genre sont déjà connus et trouvent leur application dans 1'électrotechnique. 70 01237 5 2033248 Ces isolants, la plupart à base de pïiénol-crésol avec charges, telles que sciure de bois ou similaires, ont simplement tendance à absorber l'eau, ce qui agit défavorablement sur la rigidité diélectrique. Cette aptitude à l'absorption de l'eau peut cependant être combattue par un traitement spécial appliqué à ces isolants. Pour 1'antiparasitage de la douille pour bougie d'allumage, une résistance E est prévue selon l'invention dans cette douille. Afin de réduire l'encombrement de l'ensemble, cette résistance E d'antiparasitage est logée à l'intérieur de l'électrode interne 15 du condensateur à laquelle est donnée la forme d'un cylindre creux ou d'une cartouche. La résistance E est placée sous un ressort conducteur 17, intercalé, qui amortit aussi les allongements à la connexion du câble d'allumage 14 et à l'extrémité inférieure vers le fond de la cartouche. Un manchon isolant 18 retient la connexion 14 à distance de l'électrode interne 15 du condensateur de manière à assurer le dispositif représenté dans la Fig. 1. D'autre part, la résistance d'antiparasitage E est blindée dans l'électrode 15 du condensateur. La cartouche comportant les pièces 11, 13, 14, 15, 17, 18 et E est introduite, comme un élément de construction, par l'extrémité de la douille de bougie, dans le corps isolant, tubulaire, 12 et fixée de manière appropriée aux deux bouts par une matière de scellement 19. La douille coudée représentée par la Fig. 3 est construite sur le même principe. En raison de la forme coudée, il faut simplement introduire dans le corps isolant 12, d'un côté, la connexion 13 de la bougie et, de l'autre côté, la cartouche constituant l'électrode de condensateur 15. La liaison électrique de ces deux éléments est également obtenue par un ressort 17, placé au point de coudage et recevant mieux, en tant que raccord élastique, les dilatations thermiques, qu'un raccord rigide. Dans plusieurs formes de réalisations non représentées davantage et qui découlent de la forme de_réalisation originale, la-gaine de blindage constituant l'électrode externe 16 est faite d'un ressort hélicoïdal à spires serrées, ou d'une toile métallique. Dans une autre forme d'exécution non représentée, la gaine de blindage est constituée par une pièce conductrice d'électricité rapportée, un revêtement, ou un placage. Cette forme de 70 01237 6 2033248 réalisation de l'électrode externe du condensateur est notamment favorable du point de vue de la fabrication, car elle peut éviter de coûteuses opérations à la presse. Il faut cependant s'assurer, sur tous les modèles que la gaine de blindage conductrice 5 porte effectivement sur la partie formant masse du siège de la bougie d'allumage. Par la disposition et la conformation adéquates des pièces métalliques de la douille, le condensateur C est disposé très hermétiquement autour du trajet 3 des étincelles d'allumage. Ce 10 détail présente cet avantage que les bougies sont à l'abri de l'influence de l'humidité, les hautes tensions étant converties en fortes intensités à la connexion 13 de la bobine. Un autre avantage de cette disposition réside dans le fait que la bougie transmet comme une jauge, au condensateur G les variations de 15 température se produisant dans la chambre de combustion en raison de la puissance variable du moteur. Il en résulte que le condensateur C modifie sa capacité en fonction des conditions variables du fonctionnement dans la chambre de combustion. Gomme l'ont prouvé des essais de mesure étendais, l"électrode 15» noyée 20 dans la matière isolante, s'allonge sous l'effet de la chaleur et grossit non seulement sur sa surface extérieure, mais en exerçant en même temps aussi une pression sur le diélectrique 12 entre l'électrode externe 16 et l'électrode interne 14 du conden-satéur, ce qui conduit à une élévation de la capacité d'accumu-25 lation. De cette manière, la baisse de compression intervenant quand la température du moteur augmente est compensée automatiquement. La puissance de compression allant en diminuant est donc amortie par une puissance de décharge plus élevée et le surcroit d'énergie d'allumage en résultant. Le réglage s'effectue ainsi 30 automatiquement. On obtient de ce fait, en même temps, une impulsion plus rapide des molécules, un élargissement du front des flammes dans le cylindre conditionnant une autre constante de temps, un recul de la zone de condensation. L'échange thermique dans le cylindre est amélioré par la diminution ou la dispari-35 tion de la suie. On peut répondre par l'allumage plus intensif à des mélanges plus maigres bien qu'inflammables. On en revient pourtant toujours à un effet d'auto-nettoyage des bougies. Dans les installations d'ensemble d'allumage, la capacité, 70 01237 7 2033248 montée en parallèle avec le trajet des étincelles, de la douille de bougie selon l'invention agit de la façon suivante : jusqu'à présent la perte par fusion au contact du rupteur était en forme de point (Anode - Cathode). La tension dans le circuit secondaire n'était pas totalement utilisée (champ magnétique), la constante de temps étant trop courte. La capacité C introduite veille à ce que l'excès de tension soit retiré du circuit pour être transformé en courant. Lors de l'opération d'allumage qui suit le reliquat de force électromagnétique emmaganisé est presque totalement consommé. Au lieu d'une érosion habituelle en un point il se produit alors une érosion en surface. La durée de service des contacts du rupteur s'en trouve allongée et le réglage de l'allumage demeure plus longtemps correct. Par ailleurs, la capacité du condensateur.C est mesurée en fonction de la puissance de la source du courant d'allumage et de la distance entre l'électrode centrale et l'électrode de masse, 1 et 2, de la bougie 1 à 9. 70 01237 8 2033248 REVENDICATIONS 1- Douille pour bougie d'allumage avec un corps isolant en matière plastique, recevant la connexion du câble d'allumage et la connexion de la bougie, ainsi qu'une gaine de blindage, à la masse, entourant ce corps, caractérisée en ce que la connexion du câble d'allumage et, ou bien, la connexion de la bougie forment des électrodes de condensateur, placées dans le corps isolant en matière plastique et constituant, en se servant de ce corps comme diélectrique, avec la gaine de blindage, un condensateur, en parallèle avec le trajet des étincelles d'allumage, à grande capacité. 2- Douille pour bougie d'allumage suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la gaine de blindage ou l'électrode externe du condensateur est constituée par un fourreau métallique, lin ressort hélicoïdal ou une toile métallique. 3- Douille pour bougie d'allumage suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la gaine de blindage est constituée par me pièce conductrice rapportée, un revêtement ou un placage électroplastique. 4- Douille pour bougie d'allumage suivant l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que le condensateur, monté en parallèle avec le trajet des étincelles d'allumage, est bran-.ché par l'intermédiaire d'une résistance d'antiparasitage disposée dans la douille, derrière cette résistance dans le sens du courant d'allumage. 5- Douille pour bougie d'allumage suivant l'une des revendications 1, 2, 3 et 4, caractérisée en ce que l'électrode interne du condensateur, enfermée dans le corps isolant en matière plastique, affecte la forme d'un cylindre creux ou d'une' cartouche. 6- Douille pour bougie d'allumage, suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 4 et 5, caractérisée en ce que la résistance d'antiparasitage est logée à l'intérieur du cylindre creux ou de la cartouche. 7- Douille pour bougie d'allumage suivant 1'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5 et 6, caractérisée en ce que la résistance d'antiparasitage est logée, blindée, dans le cylindre creux ou la cartouche. 70 01237 9 2033248 8- Douille pour bougie d'allumage suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6 et 7, caractérisée en ce que l'électrode externe du condensateur, le corps isolant en matière plastique et la connexion du câble d'allumage et, ou bien, la connexion de la bougie qu'il renferme, ou la cartouche, constituent un condensateur influencé par la température à la bougie à capacité variable dans la zone des variations de la température.