Brevet FR2296956A1 — publié le 19760730

En fonctionnement, les électrodes d'une bougie d'allumage sont soumises à un phénomene d'érosion électrique et chimique, qui a pour effet, non seulement de réduire la durée de vie utile de la bougie, mais encore de rendre nécessaire Le nettoyage fréquent des pointes d'électrodes et le réglage de leur écarterent. Divers agencements ont été proposés en vue de résoudre ce problème. Le brevet des Etsts-Unis d'Amérique n02 391 455, du 25 décembre 1945 au nom de Franz R. Hensel, décrit une bougie d'allumage, dont les électrodes métalliques, de compositions diverses, ont une résistance à la traction élevée et une résistance accrue à l'attaque par les gaz à haute température. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n"l 515 866, du 18 novewbre 1924 au nom de L.F. Martin, décrit des électrodes de bougie, dont les pointes sont recouvertes d'un métal à haute conductibilité theritique, qui fournit une surface inoxydable. Les agencements proposés jusqu'alors pour résoudre le problère de l'érosion des électrodes dans les bougies d'allumage ont permis, à des degrés divers, d'améliorer les performances, du fait qu'ils ont pour objet de réduire le taux d'érosion. Cependant ces solutions ne sont pas entièreeent satisfaisantes, du fait que l'étincelle destinee à enflammer le mélange air-carburant jaillit directement entre deux surfaces métalliques ou deux pointes métalliques. Dans la bougie d'allumage selon l'invention, les pointes des électrodes entre lesquelles jaillit l'étincelle sont enfermées dans un matériau isolant résistant à de hautes températures, ce qui a pour effet d'éliminer l'érosion électrique et chilique des pointes d'électrodes et d'en accroître la durée de vie. La bougie d'allumage selon l'invention comprend des électrodes destinées à être connectées à une source de tension d'allumage, lesdites électrodes ayant des pointes espacées et enfer'zées dans un isolant électrique. Un intervalle est ménagé dans le matériau isolant afin de constituer l'éclateur dont la largeur constitue la distance explosive et qui assure l'inflso- mation d'un mélange air-carburant. Selon certaines variantes de réalisation de l'invention, la bougie d'allumage comporte plus de deux électrodes, dont les pointes sont noyées dans un matériau isolant, de manière à produire plusieurs étincelles pendant chaque cycle d'allumage de chaque bougie. L'invention a essentiellement pour objet une bougie d'allumage - dont les électrodes sont réalisées et agencées de manière à éliminer la corrosion en cours d'utilisation; - dans laquelle l'étincelle destinée à produire l'allumage d'un mélange air-carburant jaillit par des isolants espacés; - dont les électrodes produisent plusieurs étincelles penda chaque cycle d'allumage, la pointe de chaque électrode étant revetue d'un couche de matière isolante. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seron mieux compris à la lecture de la description détaillée qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue en élévation latérale d'une bougi d'allumage à éclateur unique selon un exemple de réalisation de l'inventi certaines parties constitutives étant représentées en coupe, - la figure 2 est une coupe fragmentaire d'une variante de réalisation de la bougie à éclateur unique, - la figure 3 est une vue en plan de dessous d'une bougie d'allumage à éclateur double selon une autre variante de réalisation, ave arrachement partiel, - la figure 4 est une coupe fragmentaire suivant la ligne z de la figure 3, - la figure 5 est une coupe fragmentaire d'une bougie d'al] mage à triple éclateur selon une autre variante de réalisation, - la figure 6 est une vue en plan de dessous d'une bougie d'allumage à double éclateur selon une autre variante de réalisation; et - la figure 7 est une coupe fragmentaire selon la ligne 7- de la figure 5. Telle qu'elle est représentée sur la figure 1, la bougie d'allumage-comprend une partie centrale 10 ou isolateur en matière isolar un culot 11 métallique muni d'un filetage 12 partiel et une électrode centrale 13 qui aboutit dans un embout 14, lequel permet de connecter la bougie au circuit d'allumage d'un moteur à combustion interne. L'isolat, se termine par une partie 15 conique ou bec espacé par rapport à la por filetée du culot. Dans une bougie d'allumage classique, l'électrode centz présente une pointe nue en saillie par rapport au bec 15 et une électrod masse 16 nue, dont l'une des extrémités est soudée sur le filetage 12, t; que l'autre extrémité est espacée par rapport à la pointe exposée de l'é centrale.L'écartement entre ces deux électrodes constitue l'intervalle d'air normal à travers lequel jaillit l'étincelle qui enflamme le mélange aircarburant. Dans la bougie selon l'invention, la poinre de l'électrode centrale est noyée dans un revetement isolant. Cet isolant peut etre obtenu par application d'une pSte céramique ou d'un verre résistant aux hautes températures autour de la pointe des électrodes. Dans l'un et l'autre cas, la matière isolante est exposée à une température élevée appropriée, afin qu'il fonde autour des électrodes pour les enrober. Les deux isolants sont espacés de manière à constituer un intervalle (a).Lorsqu'une tension appropriée est appliquée à la bougie d'allumage, une étinceile part de l'électrode centrale 13, traverse le revêtement isolant 17, l'intervalle (a), le revetement isolant 18 et atteint l'électrode de masse 16. Les revetements isolants, qui peuvent etre relativement minces, évitent l'érosion chimique et électrique des pointes d'électrodes. Dans l'exemple de réalisation, représente sur la figure 7, l'extrémité inférieure de l'électrode centrale 20 est enfermée dans ie bec 15 de l'isolateur de la bougie, tandis que l'électrode de masse 21 est protégée par un revetement isolant 22. L'intervalle (b) constitue la distance explosive ou largeur de éclateur assurant la production de l'étincelle qui enflamme le mélange air-carburant. Une bougie d'allumage à double éclateur est représentée sur les figures 3 et 4. Dans ce ces, le bec '5 présente deux saillies 24 et 25 cylin doriques. La partie inférieure de l'électrode centrale 26 est décalée et sa pointe 27 est enfermée dans la saillie 24. L'électrode neutre est constituée par une pièce métallique 28 logée dans la saillie 25. L'électrode de masse 29 est protégée par un revetement isolant 30. Lorsqu'un courant est appliqué à la bougie deux étincelles jaillissent en série à travers les intervalles (cj et (d). La figure 5 représente une bougie d'allumage à triple éclateur selon l'invention. Dans et agencement, le bec 15 de l'isolateur 10 présente une rainure 32 héîicotdale, formée dans sa surface périphérique. Une première électrode neutre 33 sensiblement hélicotdale, logée dans la rainure de m forme, se termine par une pointe 34 espacée par rapport à la pointe 35 de l'électrode centrale, l'une et l'autre des pointes 34 et 35 étant respectivement protégées par un revetement isolant 36, 37.Une seconde électrode neutre 38 est logée dans la rainure hélicoidale. L'une des extrémités de l'électrode neutre 38 est espacée par rapport à l'extrémité de l'électrode neutre 33, tandis que l'autre extrémité est espacée par rapport B l'élect de masse 39, laquelle est soudée sur le filetage 12 du culot de la bougi La portion des électrodes neutres 33 et 38 logée dans la rainure hélicotda est recouverte d'une pate céramique, comme indiqué par les références 40 41. Cette pste est ensuite polymérisée à chaud et maintient les électrode dans une position fixe sur le bec 15 de support. On remarquera que la pat céramique dépasse légèrement par rapport à l'extrémité des deux électrode neutres.Plus précisément, ces extrémités sont complètement enrobées dans céramique, mais celle-ci est séparée en deux pour constituer un autre intervalle (e). L'extrémité de l'électrode neutre 38 en regard de l'élec de masse 39 est également enrobée en totalité dans la céramique. Lorsqu'u courant est appliqué à la hougie, trois étincelles jaillissent en série à travers les intervalles (f), (e) et (g). Les figuras 6 et 7 -représentent une bougie d'allumage à doub éclateur selon une autre variante de réalisation de l'invention. Une éle neutre 43 est enfermée dans un élément tubulaire 44 en céramique ou en ve résistant aux hautes températures, lequel élément 44 comprend une branche radiale collée dans une rainure diamétrale de l'extrémité de l'isolateur L'électrode centrale 47 se termine parue pointe 48 tournée vers I'élect neutre et protégée par un revêtemet isolant 49. L'électrode de masse 50 est soudée sur le filetage 12 du culot de la bougie et se termine par une pointe espacée par rapport à l'électrode neutre et protégée par un revet ment isolant 51. Dans cet agencement particulier, les intervalles d'air, et (i) sont suffisamment espacés.Par ailleurs, ces intervalles sont ména de part et d'autre de l'élément tubulaire 44, qui joue le rôle de déflec de combustion. Lorsque la bougie d'allumage est montée dans un moteur à combustion interne, l'allumage initial du mélange air-carburant comprimé se produit dans l'intervalle (h). Bien que limitée à quelques millisecondes, une certaine période de temps est nécessaire pour que la combus se propage dans les zones du mélange éloignées du point d'allumage initia L'espacement entre les intervalles et l'faction du déflecteur fournissent délai, suffisant pour qu'une quantité de mélange inflammable soit présent au niveau de l'intervalle (i) lorsque la seconde étincelle jaillit à trav cet intervalle.Il en résulte une combustion plus complète du carburant e par conséquent, une plus grande énergie appliquée au piston du moteur et réduction correspondante des produits polluants émis dans l'atmosphère. Le fait de protéger les pointes d'électrodes au moyen d'une matière isolante résistant aux hautes températures a pour résultat d'éliminer l'érosion chimique et électrique de ces pointes, de sorte que les électrodes peuvent etre en métal de base peu coûteux De plus, la calamine accumulée sur les surfaces isolantes peut etre éliminée facilement et ne requiert pas de nouveau réglage de la distance explosive effective, comme c'est le cas lorsque la surface corrodée est grattée sur la pointe des électrodes classiques. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient titre décrit uniquement à titre d'exemple sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1, Bougie d'allumage, caractérisée en ce que la distance d'éclatement pour l'allumage d'un mélange air-carburant est définie par des isolants espacés. 2. Bougie d'allumage à électrodes espacées, caractérisée en que la pointe des électrodes est recouverte d'une matière isolante. 3. Bougie d'allumage, caractérisée en ce qu'elle comporte un isolateur supporté par un culot métallique, une électrode centrale portée p l'isolateur, une électrode de masse fixée sur le culot et dont la partie te minale est espacée par rapport à la partie terminale de l'électrode central afin de constituer un éclateur, un revêtement isolant protégeant ladite par terminale de l'électrode de masse, et un revetement isolant protégeant la p terminale de l'électrode centrale. 4. Bougie d'allumage selon la revendication 3, caractérisée en ce que le revêtement isolant est en verre résistant aux hautes températu 5. Bougie d'allumage selon la revendication 3, caractérisée ce qu'elle comporte une électrode neutre protégée par un revetement isolant et installée entre l'électrode centrale et l'électrode de masse. 6. Bougie d'allumage selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'électrode neutre est une tige placée dans un plan perpendiculai à l'axe de l'isolateur, en ce que la partie terminale de l'électrode centra est espacée par rapport à l'une des extrémités de la tige, et en ce que la tie terminale de l'électrode de masse est espacée par rapport à l'autre ext mité de la tige. 7. Bougie d'allumage selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'électrode neutre a une forme hélicotdale et en ce qu'elle est 1 dans une rainure hélicotdale formée dans l'isolateur. 8. Bougie d'allumage selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'électrode neutre comprend deux parties espacées de manière à constituer un autre intervalle.