Brevet FR2484723A1 — publié le 19811218

1. 2484723 Bougie d'allumage par étincelles pour moteur à combustion interne L'invention se rapporte à une bougie d'allumage pour moteurs à combustion interne, en particulier pour moteurs à es- sence. Plus particulièrement, l'invention concerne une bougie d'allumage par étincelles pour moteurs du'type o de l'air se- condaire est fourni quand la pression dans le cylindre est ré- duite afin d'abaisser la température dans le cylindre pour brû- ler complètement les gaz non brûlés résiduels en diminuant par ce moyen la formation de composants nocifs dans le gaz d'échap- pement et en réduisant la consommation de carburant. On n'ignore pas que le rendement d'un moteur à com- bustion interne est défavorablement influencé par le gaz non brûlé résiduel qui reste après le'temps d'allumage et augmente la température dans le cylindre. On sait aussi qu'une tempéra- ture élevée dans le cylindre favorise la formation d'oxydes d'azote à. partir des gaz non brûlés résiduels, lesquels oxydes d'azote se dégagent dans l'atmosphère et sont une cause de pol- lution de l'environnement. Pour surmonter un tel problème, on a tenté de fournir de l'air frais au moteur pour permettre de brûler complètement les gaz résiduels par une combustion secondaire. Cette tenta- tive n'a toutefois pas été mise en pratique. C'est une chose bien connue aussi que la pression dans le cylindre tombe ins- tantanément pendant l'allumage jusqu'à l'échappement. La présente invention vise la fourniture d'air secon- daire au cylindre en utilisant la chute de pression instantanée dans le cylindre. Plus précisément, le but principal de l'invention est une bougie d'allumage qui apporte une réduction remarquable de la consommation de carburant, aussi bien qu'une faible concen- tration des gaz d'échappement. L'invention a pour objet une bougie d'allumage par étincelles pour moteur à combustion interne, caractérisée en ce qu'elle comprend une électrode centrale percée d'un alésage continu formant passage d'introduction de l'air, un clapet de retenue disposé dans ledit passage et retenant le gaz dans le cylindre et un clapet secondaire disposé à la partie supérieure de ladite électrode centrale et dont le clapet exerce une 2 2484723 action de fermeture énergique par la force d'un ressort. Dans une bougie suivant l'invention, le clapet secon- daire exerce une action de fermeture énergique pour contenir les gaz, même si le clapet primaire de retenue disposé dans le passage d'introduction de l'air dans l'électrode centrale n'a pas fonctionné efficacement. L'invention vise encore une bongie d'allumage qui per- met à l'air frais ambiant d'être aspiré à travers un clapet secondaire quand la pression diminue dans le cylindre pour être introduit dans celui-ci. LO L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre et à l'examen des dessins annexes qui représentent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de l'invention. La figure 1 est une vue en coupe verticale de l'en- semble d'une bougie d'allumage suivant l'invention. La figure 2 est une vue en perspective explosée d'une boîte à clapet incorporée dans la bougie d'allumage de la figure 1. La figure 3 est une vue en perspective du clapet de !0 retenue de la figure 2. vue La figure 4 est une/de face en élévation et en coupe verticale d'un élément tubulaire conducteur constituant le cla- pet secondaire. La figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne V-V de la figure.4. La figure 6 est une vue de face en élévation d'un manchon extérieur constituant une partie du clapet secondaire, une partie de celui-ci étantenteVée. La figure 7 est une vue en doupe suivant la ligne 0 VII-VII de la figure 6. La figure 8 est une vue de face en coupe verticale d'un élément annulaire constituant une partie du clapet secon- daire. La figure 9 est une vue en coupe suivant la ligne IX-IX de la figure 8. Sur dessins, la référence 1 désigne le corps d'une bougie d'allumage suivant l'invention comportant une partie filetée la pour sa fixation au cylindre et à l'électrode à cro- 3 2484723 chets lb. La référence 2 désigne une électrode centrale coinm- portant une partie intermédiaire 2a de grand diamètre et un alésage continu 2b s'étendant verticalement à travers la par-- tie de diamètre agrandi 2a. L'électrode centrale 2 est insérée en totalité dans le corps 1 de la bougie d'allumage. Un rac- cord 2c à vis 2c1 et orifice de communication 2c2 est disposé à la partie supérieure de l'électrode centrale 2. La référence 3 désigne un siège de clapet à orifice central 3a, tandis que la référence 4 désigne un tube-guide. La référence 5 désigne un clapet de retenue fritté qui, (figu- re 3) a une tête pointue 5a et un corps principal 5b, dont la surface périphérique extérieure est creusée d'une pluralité de rainures verticales 5b1 s'étendant jusqu'à la partie basse de la tête pointue 5a1, Les rainures verticales communiquent à leurs extrémités inférieures avec un alésage borgne 5a creusé à la partie basse du corps principal 5b. Ainsi qu'il ressort de la figure 1, le siège de clapet 3 s'adapte à la partie supérieure de la partie de diamètre agrandi 2a de l'électrode 2, tandis que le tube-guide 4 s'a- dapte sous le siège de clapet 3. Le clapet de retenue 5 est disposé dans le tube-guide 4 libre de se déplacer vers le haut et vers le bas. La partie supérieure de la partie de tête poin- tue 5a s'adapte dans l'orifice 3a du siège de clapet 3 quand le clapet de retenue 5 se porte vers le haut. Le symbole a représente d'une façon générale vn clapet secondaire composé d'un membre tubulaire conducteur 6, un mem- bre de clapet 7, un manchon extérieur 8,-un élément annulaire 9 et une partie 10 raccordant l'électrode secondaire. Ainsi qu'il ressort des figures 4 et 5, l'élément tubulaire conducteur com- prend une chambre supérieure 6a,, une chambre inférieure 6b et une cloison 6d présentant une rainure périphérique annulaire extérieure, toutes en matière conductrice électrique. Des filets de vis femelles 6al et 6b1 sont formés dans la chambre supé- rieure 6a et la chambre inférieure 6b, tandis qu'une pluralité d'évents 6d1 sont formés dans la cloison 6d. Un siège de clapet taillé en cône 6b est aussi formé dans la chambre inférieure, tandis qu'un alésage de coulissement 6a2 est formé au fond de la chambre supérieure 6a. Le clapet 7 comprend un élément 7a qui s'applique sur le siège de clapet 6b2, une tige 7b et un écrou 7c. La tige de clapet 7b coulisse dans l'alésage 6a2 à travers la cloison 6d, tandis qu'un ressort 11 agit entre l'écrou 7c et le fond de la chambre supérieure 6a. Le manchon extérieur 8 et l'élément annulaire 9 sont en matériaux isolants électriques. Ainsi qu'il ressort des figures 6 et 7, la partie inférieure du manchon extérieur 8 constitue une jupe 8a qui entoure l'électrode centrale 2 de la bougie d'allumage. Le manchon extérieur 8 présente à sa partie intermédiaire une rainure annulaire 8b et un alésage transver- sal 8c qui établit une communication entre la rainure annu- laire 8b et l'intérieur du manchon extérieur 8. L'élément tubu- laire conducteur 6 est fixé à demeure sur le manchon extérieur 8, de telle sorte que la rainure annulaire 6c de l'élément tu- bulaire conducteur 6 communique avec l'alésage transversal 8c du manchon extérieur 8. Un filtre 12 est monté dans la rainure annulaire 8b du manchon extérieur 8. Sur les figures 8 et 9 apparaissent une pluralité d'orifices d'aspiration d'air ambiant 9a, formés dans J'élément annulaire 9. Cet élément annulaire 9 est adapté au-manchon ex- térieur 8 de telle sorte que les orifices d'aspiration 9a cor- respondent avec la rainure annulaire 8b du manchon extérieur 8. La partie 10 raccordant l'électrode secondaire comporte un filet de vis 1Oa qui s'engrène avec le filet de vis femelle- 6a1 de la chambre supérieure 6a de l'élément tubulaire conduc- teur 6. Dans la construction décrite ci-dessus, la pression interne du cylindre est élevée, c'est à dire que dans les temps *de compression et d'allumage le clapet de retenue 5 reçoit en tant que clapet primaire la pression interne du cylindre à son alésage borgne5r-ettest ainsi pressé contre le siège de clapet 3 et sa tête pointue 5a est maintenue en contact étroit avec le siège de clapet 3 et ferme le siège de clapet 3a, de telle sorte que le gaz dans le cylindre ne peut venir dans la partie supé- rieure de l'alésage continu 2b de l'électrode centrale 2. L'élé- ment 7a du clapet 7 du clapet secondaire a est pressé énergique- ment contre le siège de clapet 6b2 par le ressort 11. Ainsi 2484723 toute fuite des gaz est complètement évitée par la présence du clapet secondaire a, même si le fonctionnement du clapet de retenue 5 devient défaillant aux vitesses de moteur élevées dépassant 3000 t.p.m. La pression interne dans le cylindre est instantanément réduite à un niveau négatif dans la période transitoire entre le temps d'allumage et le temps d'échappe- ment subséquent. Du fait de cette pression négative, l'élément 7a du clapet 7 s'éloigne du siège de clapet 6b2 en surmontant la force du ressort 11, comme le montre la figure 1. Tandis que l'élément 7a est tenu éloigné du siège du clapet 6b2, l'air ambiant est aspiré à travers les orifices d'aspiration 9a de l'élément annulaire 9, le filtre 12 monté dans la rainure annulaire 8b du manchon extérieur 8, la rainure annulaire 6c de l'élément tubulaire conducteur 6, puis à tra- vers l'orifice de communication 2c2 du raccord 2 et la par- tie supérieure de l'alésage continu 2b de l'électrode centrale 2 du corps de bougie 1. L'air parvient finalement dans le cy- lindre comme air secondaire à travers les rainures verticales b1 du clapet de retenue 5 qui est maintenu à la position abaissée, comme le montre la figure 1, et ensuite à travers la partie inférieure de l'alésage continu 2b de l'électrode cen- trale 2. Dans le fonctionnement du moteur à combustion interne équipé de bougies d'allumage suivant l'invention, la pression dans le cylindre est abaissée instantanément dans la période transitoire entre le temps d'allumage et le temps d'échappement. A ce moment, l'air ambiant est aspiré à travers le clapet se- le clapet condaire et chargé dans le cylindre à travers/de retenue dispo- sé dans l'électrode centrale du corps de bougie. En conséquence, *le gaz résiduel qui tend à rester dans le cylindre est effecti- vement remplacé par l'airH secondaire à -une température relati- vement basse, de sorte que le poids et la température des gaz de combustion sont abaissés. De plus, l'air secondaire aspiré est effectivement utilisé dans la réaction de combustion du temps d'explosion subséquent, si bien que l'efficacité volumé- trique, l'efficacité de chargement et, par suite, la-pression effective sont nettement altgmentées, ce qui assure une réduction remarquable du taux de consommation en carburant. En même temps, 6 2484723 puisque la température dans le cylindre aussi bien que la tem- pérature d'échappement sont abaissées, la formation d'oxydes d'azote est supprimée dans une mesure importante. De plus, le clapet secondaire, qui est fermé énergi- quement, interdit toute fuite de gaz de la chambre de combus-. tion du cylindre, même si le clapet de retenue manque de fonc- tionner en tant que clapet primaire. Par ailleurs, l'air frais ambiant est purifié par le filtre avant d'être aspiré dans le moteur en tant qu'air secondaire. Une bougie d'allumage suivant l'invention équipant à. titre d'essai un moteur à essence ordinaire a été essayée con- formément à la norme JIS-D1003 et à la méthode d'essai des carburants pour automobile. ln résultat satisfaisant a été obtenu avec une réduction remarquable du taux de consommation de carburant et de la concentration du gaz d'échappement répon- dant aux exigences de la réglementation. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée à l'exemple décrit et représenté, elle est susceptible de nom- breuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans s'écarter pour cela du cadre de l'invention. - 7 2484723 Revend:.cations 1. Bougie d'allumage par étincelles pour moteur à com- bustion interne, caractérisée en ce qu'elle comprend -une élec- trode centrale percée d'un alésage continu formant passage d'introduction de l'air, un clapet de retenue disposé dans ledit passage et retenant le gaz dans le cylindre et un clapet secondaire disposé à la partie supérieure de ladite électrode centrale et dont le clapet exerce une action de fermeture éner- gique par la force d'un ressort. 2. Bougie suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un raccord d'électrode secondaire, -un élément tubulaire conducteur raccordé à ladite électrode secon- daire,. ledit élément tubulaire étant divisé en une chambre su- périeure et une chambre inférieure, avec -une tige du clapet secondaire dans ladite chambre supérieure et un clapet dans ladite chambre inférieure, ledit élément tubulaire comportant un évent d'intercommunication entre l'intérieur et l'extérieur. 3. Bougie suivant la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend, en outre, un filtre disposé dans ledit évent. 8J:...