Brevet FR2491592A1 — publié le 19820409

L'invention concerne une bougie à incandescence destinée à accélérer l'allumage du carburant dans une cham- bre de combustion d'un moteur du type Diesel. Une bougie à incandescence comprend un élément chauffant qui pénètre dans la chambre de combustion du mo- teur. Un filament, disposé à l'intérieur de cet élément, est chauffé par la tension appliquée par une source d'ali- mentation à ce filament. La source d'alimentation peut être, par exemple, une batterie classique de véhicule qui est également utilisée pour actionner le démarreur du moteur. La bougie à incandescence facilite la mise en marche du moteur Diesel en élevant la température de l'élément chauffant de la température ambiante jusqu'à une valeur suffisamment élevée pour former un point chaud à l'intérieur de la chambre de combustion et allumer ainsi le carburant qui arrive. Par conséquent, le conducteur doit attendre pendant un temps relativement long, c'est-à-dire pendant une certaine période de préchauffage, avant que les bougies à incandescence du moteur aient suffisamment chauffé pour faciliter la mise en marche du moteur Diesel. Etant donné que la batterie est une source d'alimentation alimentant également le dé- marreur et les autres équipements, en plus du filament, le niveau de tension de cette batterie varie. Lorsque la ten- sion de la batterie diminue, la durée du préchauffage augmente. L'invention concerne donc une bougie à incandescence destinée à accélérer l'allumage du carburant dans une chambre de combustion d'un moteur Diesel. La bougie à incandescence comporte un culot pouvant être logé de manière amovible dans la tête de la chambre de combustion du moteur Diesel, et un élément chauffant tubulaire, conducteur du courant électrique, porté par le culot auquel il est relié électri- quement. Cet élément présente une extrémité ouverte à l'inté- rieur du culot, et une extrémité opposée fermée, qui fait saillie longitudinalement du culot. La bougie à incandescence comporte également un filament chauffant disposé à l'inté- rieur de l'élément chauffant, à proximité de son extrémité fermée. Une première extrémité du filament chauffant est reliée électriquement à l'extrémité fermée de l'élément chauffant, et la seconde extrémité du filament chauffant s'échauffe à une température nominale prédéterminée lorsqu'une tension déterminée est appliquée à ce filament. La bougie à incandescence comporte également un isolateur porté par le culot, et un ensemble à bornes porté par l'isolateur. L'ensemble à bornes comprend une borne d'élément chauffant qui est reliée électriquement à la seconde extré- mité du filament chauffant, et au moins une borne de pré- chauffage qui est reliée électriquement à un enroulement intermédiaire du filament. La montée en te- -':^e Se l'_ - ment chauffant est accélérée lorsqu'un circuit de commuta- tion permet l'application de la tension à la ou aux bornes de préchauffage pendant une période de temps de préchauffage notablement réduite et égale à la durée demandée pour élever le filament de la température ambiante à la température nominale. L'invention a donc pour objet une bougie à incan- descence destinée à accélérer l'allumage du carburant dans une chambre de combustion d'un moteur Diesel. La bougie selon l'invention a également pour objectif de minimiser la durée pendant laquelle le conducteur du véhicule équipé du moteur doit attendre avant que la bougie à incandescence soit suffi- sarmnent chauffée. L'invention sera décrite plus en détail en rega-'. du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel la figure unique est une coupe longitudinale, par- tiellement schématique, de la bougie à incandescence selon l'invention, représentée connectée à un circuit de commuta- tion destiné à l'alimenter et représenté schématiquement. Comme représenté plus en détail sur la figure, la bougie à incandescence selon l'invention, indiquée globa- lement en 10, comprend un culot 11 qui peut être vissé dans la tête d'une chambre de combustion d'un moteur Diesel (non représenté). Le culot 11 est relié à la masse électrique par l'intermédiaire de la tête de la chambre de combustion, cozmme indiqué schématiquement en 12. La bougie à incandescence co- orte également un élément chauffant tubulaire 13, conducteur du courant électrique, porté par le culot 11 auquel il est relié électriquement. L'élément chauffant 13 présente une extrémité ouverte 14 située à l'intérieur du culot 11, et une extrémité opposée fermée 15 qui fait saillie longitudinalement du culot 11. La bougie 10 à in- candescence comporte en outre un filament chauffant héli- coldal 16 disposé à l'intérieur de l'élément chauffant 13 duquel il est isolé électriquement et thermiquement par une poudre comprimée, par exemple une poudre d'oxyde de magné- sium. Le filament chauffant 16 comporte une première extré- mité 17 adjacente et reliée électriquement à l'extrémité fermée 15 de l'élément chauffant 13, et une seconde extré- mité 18. La bougie 10 à incandescence comporte enfin un joint élastique 19 isolant le culot 11 d'un ensemble à bornes indi- qué globalement en 20. L'ensemble 20 à bornes comprend une électrc".^ tubulaire 21 dont un tronçon inférieur pénètre longitudina- lement dans l'élément chauffant 13 jusqu'à une extrémité 22 dé diamètre réduit, et dont un tronçon supérieur s'élève axialement de l'isolateur 19 jusqu'à une extrémité filetée 23. L'électrode 21 est fixée dans l'élément chauffant 13 par un joint non conducteur 24 étanche aux gaz, et elle est isolée électriquement et thermiquement de l'élément chauffant 13 par une masse de poudre, par exemple de la poudre d'oxyde de magnésium. L'extrémité 22 de l'électrode tubulaire 21 est adjacente et reliée électriquement à la seconde extrémité 18 du filament chauffant 16. L'extrémité filetée 23 de l'élec- trode tubulaire 21 est engagée dans un organe annulaire 25 de fixation qui assujettit un conducteur annulaire 26 contre -le joint 19. Le conducteur 26 porte une borne 27 d'élément chauffant qui en fait saillie rsJasdialement et au-. est rel- e électriquement, par l'intermédiaire de l'électrode tubu- laire 21, à la seconde extrémité 18 du filament chauffant 16. La première extrémité 17 du filament 16 est reliée électri- quement à l'élément chauffant 13 qui,-par l'intermédiaire du culot 11, est mis à la masse en 12. Par conséquent, le circuit électrique compris entre la borne 27 de l'élément chauffant et la masse 12 constitue un circuit de chaufface. L'ensemble 20 à bornes comprend également une électrode 28 de préchauffage qui fait saillie d'une première extrémité 29 et qui est en contact électrique avec un enrou- lement intermédiaire 30 du filament chauffant 16, en passant à travers le corps de l'électrode tubulaire 21, jusqua'à une seconde extrémité opposée 31. Exceplé la connexion de l'extrémité emboutie 29, l'électrode 28 de préchauffage est isolée électriquement et thermiquement du filament 16 par une poudre comprimée telle qu'une poudre d'oxyde de magné- sium. L'électrode 28 de préchaufface est fixée à l'intérieur de l'électrode tubulaire 21, à ses extrémités 22 et 23, par des joints non conducteurs 32 et 33, respectivement. L'électro- de 28 est également isolée électriquement et thermiquement de l'électrode tubulaire 21, entre les joints 32 et 33, par une masse 34 de matière isolante telle que de l'oxyde de magnésium. L'extrémité 31 de l'éleczrode 28 de préchauffage fixe un conducteur annulaire 35 contre une rondelle isolante 36 qui isole électriquement le conducteur 35 de l'organe 25 de fixation et de l'extrémité filetée 23 de l'électrode tubulaire 21. Le conducteur 35 comporte une borne 37 de pré- chauffage qui en fait saillie radialement et qui est reliée électriquement, à travers l'électrcde 28, à l'enroulement intermédiaire 30 du filament chauffant 16. Par conséquent, le circuit électrique compris entre la borne 37 de pré- chauffage et la masse 12 constitue un circuit de préchauffage. Le filament 16 s'échauffe de la température am- biante jusqu'à une température noinale prédéterminée, par exemple de 870 C, température attente au bout d'une période de temps prédéterminée, lorsqu'une tension déterminée, par exemple de 12 volts, est appliquée àce filament. La bougie à incandescence est alimentée par une source B qui est une batterie classique de véhicule ayant une tension nominale égale à la tension spécifiée du filaent 16. Au début, le courant provenant de la source B d'alimentation est appliqué au circuit de préchauffage de la bcugie 10 à incandescence à la borne 37 de préchauffage, afin de ne fournir de l'énergie quià une partie inférieure du filaeent 16, entre l'enroule- ment intermédiaire 30 et la première extrémité 17 de ce filament. L'intensité du courant demandé à la source B d'alimentation par la partie inférieure du filament 16 est supérieure à celle demandée par toute la longueur du fila- ment, car la tension nominale est appliquée à une résistance plus faible, la résistance de la partie inférieure n'étant égale qu'à une fraction de la résistance de toute la lon- gueur du filament 16. Par conséquent, lorsque le courant est appliqué à la borne 37 de préchauffage, le courant plus important circulant dans la partie inférieure du filament 16 élève plus rapidement l'élément chauffant 13 de la tempéra- ture ambiante à la température nominale. Ce chauffage rapide accélère l'allumage du carburant dans la chambre de combus- tion du moteur, et réduit donc notablement la durée du pré- chauffage. Cependant, étant donné que le courant plus impor- tant finirait par provoquer une surchauffe et le b-rdlage de la partie inférieure du filament 16, l'application de courant à la borne 37 de préchauffage est arrêtée lorsque la température nominale est atteinte. Le courant provenant de la source B d'alimentation est ensuite appliqué au circuit de l'élément chauffant de la bougie 10 à incandescence, à la borne 27 de l'élément chauffant, afin de fournir de l'éner- gie à toute la longueur du filament 16, ce oui maintient la température nominale. L'application alternée de la tension d'alimentation du circuit de préchauffage au circuit de l'élément chauffant peut s'effectuer par la mise en oeuvre de l'un quelconque des divers circuits de commande actuellement disponibles. Par exemple, la tension d'alimentation peut être commandée par un circuit de commutation comprenant des composants électroniques montés comme représentés dans le cadre A en traits pointillés de la figure. Le circuit A de commutation comprend un relais RY1 de puissance qui, lorsqu'il est excité, ferme un interrupteur S1 de puissance, normalement ouvert, et un relais RY2 de commande qui, lorsqu'il est excité, actionne un inverseur S2 de transfert en le faisant passer d'une borne 1 à une borne 2. Le circuit A de commuta- tion comporte également un circuit TD1 de temporisation de puissance qui commande le relais RY1 de puissance, et un 2 4 9 1 5 9 2 circuit TD2 de temporisation de cormmande qui conrande le relais RY2 de commande. Les circuits TD1 et TD2 de tempori- sation (voir ANSI Y32.14-1973 "Graphic Symbols for Logic Diagrams", page 34, n 4.1) peuvent comprendre l'un quel- conque des divers dispositifs électroniques actuellement disponibles dont la sortie prend l'état indiqué 1 lorsque l'entrée passe de l'état 0 à l'état indiqué 1. La sortie reste dans cet état indiqué 1 pendant une période de temps qui est une caractéristique du dispositif particulier uti- lisé et qui est indépendante du s=n1 ^'enrae. La borne positive de la batterie B est reliée en série à l'interrupteur ouvert S1 de puissance et à l'inver- seur S2 de transfert et, par l'intermédiaire de la borne 1, à la borne 27 du circuit de l'élément chauffant de la bougie 10 à incandescence. La borne positive est également reliée à un démarreur ST du moteur Diesel et au contact Wl d'un curseur mobile d'un commutateur SW d'allumage qui est acces- sible au conducteur du véhicule comportant ce moteur. Le contact W peut être placé en position 1 d'arrêt afin d'empê- cher l'application de la tension de la batterie au circuit de commutation A, en position 2 de préchauffage pour appli- quer la tension de la batterie à l'entrée du circuit TD1 de temporisation de Puissance, et en position 3 de démarrage pour maintenir l'état de la position 2 et appliquer la ten- sion de la batterie au démarreur ST du moteur. Après qu'il a été tourné jusqu'à la position 3 de démarrage et relâché, le commutateur SW d'allumage ramène le contact mobile W dans la position 2 de préchauffage. Lorsque le contact mobile W du commutateur SW d'allumage est tourné de la position 1 d'arrêt vers la posi- tion 2 de préchauffage, le courant de la batterie B circule vers le circuit TD1 de temporisation de puissance qui prend son état indiqué 1 et excite le relais RY1 de puissance pour fermer l'interrupteur ouvert Si de puissance. Le cir- cuit TD1 de temporisation de puissance fait égaleraent passer le circuit TD2 de te.porisation de commande dans son état indiqué 1, ce qui excite le relais RY2 de comnande pour actionner l'inverseur S2 de transfert. Ce dernier établit alors une connexion en série entre la batterie B et la borne 37 du circuit de préchauffage de la bougie 10 à incandescence, en passant par l'interrupteur fermé Si de puissance, l'inverseur actionné S2 de transfert et la borne 2 de cet inverseur. Le circuit TD2 de temporisation de co.- mande reste dans cet état indiqué 1 merdant une 4rMéode de temps égale à la durée du préchauffage, durée pendant la- quelle le filament 16 s'échauffe rapidement jusqu'à la température nominale qui, lorsqu'elle est atteinte, provoque le retour du circuit TD2 de temporisation de commande à son état 0. Lorsque le circuit TD2 de temporisation de commande revient dans son état 0, il désexcite le relais RY2 de com- mande, ce qui permet à l'inverseur S2 de transfert de reve- nir sur la borne 1. Par conséquent, l'inverseur S2 de trans- fert établit une connexion en série entre la batterie B et la borne 27 du circuit de l'élément chauffant de la bougie à incandescence, en passant par l'interrupteur fermé Si de puissance, afin de maintenir la température nominale du filament 16. Le circuit TD1 de temporisation de puissance reste dans son état indiqué 1 pendant une durée suffisante pour que le conducteur puisse actionner le démarreur ST en faisant tourner le contact mobile W du commutateur SW d'allu- mage de la position 2 de préchauffage vers la position 3 de démarrage. Lorsque le circuit TD1 de temporisation de puissance revient dans son état 0, il désexcite le relais RY1 de puissance, ce qui permet à l'interrupteur Si de puis- sance de revenir dans sa position normalement ouverte, ce qui coupe l'alimentation de la bougie 10 à incandescence. Il va de soi que de nombreuses modifications peu- vent être apportées à la bougie décrite et représentée sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Bougie à incandescence, caractérisée en ce qu'elle comporte un culot (11) pouvant être logé de manière amovible dans la tête d'une chambre de combustion d'un mc- teur Diesel, un élément chauffant tubulaire (13) conducteur du courant électrique, porté par le culot auquel il est relié électriquement et présentant une extrémité ouverte (14) située à l'intérieur du culot, et une extrémité fermée opposée (15) qui fait saillie longitudinalement de ce culc=, un filament chauffant (16) disposé à l'intérieur de l'élé- ment chauffant, à proximité de l'extrémité fermée, et isolé électriquement du corps tubulaire de cet élément chauffant, le filament chauffant comportant une première extrémité (1:) qui est reliée électriquement à l'extrémité fermée de l'élé- ment chauffant, et une seconde extrémité (18), et étant porté à une température nominale prédéterminée lorsqu'une tension nominale lui est appliquée, le culot portant un isolateur (19) qui, lui-même, porte un ensemble (20) à bornes comprenant une borne (27) d'élément chauffant, un organe qui relie électriquement cette borne de l'élément chauffant à la seconde extrémité du filament chauffant, au moins une borne (37) de préchauffage, et un organe qui relie électri- quement chaque borne de préchauffage à un enroulement inter- médiaire (30) du filament chauffant. 2. Bougie à incandescence selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe reliant électricuement l'élément chauffant à la seconde extrémité du filament chauffant comprend une électrode tubulaire (21) qui s'étend longitudinalement à l'intérieur de l'élément chauffant et:ui est isolée électriquement et thermiquement de ce dernier, l'organe reliant chaque borne de.préchauffage à un enrcule- ment intermédiaire comprenant un fil conducteur (35) qui traverse longitudinalement le corps tubulaire de l'organe de connexion de l'élément chauffant et qui est isolé éleczri- quement et thermiquement de cet organe de connexion.