Brevet FR2497924A1 — publié le 19820716

La présente invention concerne une bougie à in- candescence pour inflammation de carburant pour moteurs à combustion interne, notamment utilisable comme auxiliaire de démarrage dans des moteurs Diesel et qui se compose essentiellement d'un carter, d'au moins un corps électrique chauffant pour l'alimentation dosée en carburant liquide. Des bougies à incandescence d'inflammation de carburant de ce genre sont connues d'une façon générale. Un inconvénient de ces bougies consiste dans leur longue durée de préchauf- fage ainsi que dans une forte tendance à la formation de gouttes à cause d'un préchauffage insuffisant du carburant emmagasiné. Pour remédier partiellement à ces inconvénients, on a proposé, par exemple desn le modèle d'utilité allemand 19 31 381, d'effectuer une vaporisation du carburant dans un tube de passage de carburant chauffé de l'extérieur. Cet- te solution, du fait des frais importants de construction et des faibles améliorations obtenues en ce qui concerne les inconvénients mentionnés cidessus, n'a pas été adoptée en pratique. L'invention a en conséquence pour but de fournir une bougie à incandescence pour inflammation de carburant qui, du fait de sa construction simple à partir d'un petit nombre de composants, pose peu de difficulté de fabrication et peut fonctionner à la fois sans formation de gouttes et avec réduction importante du temps d'allumage. La bougie à incandescence pour inflammation de carburant selon l'invention comporte une chambre de vapori- sation du carburant liquide emmagasiné, qui n'est pas chauffé par un dispositif extérieur de chauffage mais par le corps électrique chauffant de la bougie. La chambre de vaporisa- tion est initialement obturée, pendant la période de chauffa- ge de la chambre, par le corps chauffant de la bougie à in- candescence en direction de la chambre de combustion jusqu'à ce que la température dans la chambre de combustion dépasse la température de vaporisation du carburant liquide introduit de manière que le carburant soit complètement sous l'état de vapeur dans la chambre. La chambre de vaporisation est re- liée à la chambre de combustion adjacente par un passage pourvu d'une valve, dont l'ouverture est déclenchée, d'u- ne manière connue, à une température déterminée qui est su- périeure à la température de vaporisation dans la chambre de vaporisation. Avantageusement, la valve est ouverte immédia- tement après une augmentation définie de volume du corps chauffant lors de son échauffement. Il est particulièrement avantageux dans ce cas d'utiliser comme corps chauffant une tige d'incandescence de type connu dont la dilatation lon- gitudinale sous l'effet de la température assure, au delà d'une valeur déterminée, l'ouverture de la soupape. Avantageusement, la tige d'incandescence est pourvue, dans la zone de son extrémicé, d'une surépaisseur de forme annulaire ou conique qui s'applique de façon étan- che au gaz sur les parois latérales, profilées en corres- pondance, du carter de bougie dans la zone de passage entre la chambre de vaporisation et le volume de combustion lors- que la tige d'incandescence n'a pas encore été suffisamment fortement chauffée pour que la température dans la chambre de vaporisation soit supérieure à la température de vapori- sation du carburant introduit. Il est particulièrement avan- tageux que ce siège d'étanchéité ait une structure élasti- que ou flexible de manière qu'il soit possible d'effectuer une régulation supplémentaire de l'instant d'ouverture de cet obturateur en forme de valve. Dans un mode de réalisation particulièrement a- vantageux, la bougie à incandescence selon l'invention com- porte une chambre de vaporisation disposée concentriquement autour de la zone médiane de la tige d'incandescence, qui a une section droite de forme annulaire et dont la paroi ex- térieure de forme cylindrique ainsi que la paroi supérieure sont constituées par le carter de bougie tandis que sa sur- face intérieure est constituée par la surface de la tige d'incandescence, la chambre de vaporisation étant obturée de façon étanche au gaz, en direction de la chambre de com- 3 2497924 bustion, par la surépaisseur prévue dans la zone de pointe de la tige d'incandescence. Une autre amélioration permettant d'éliminer les inconvénients mentionnés ci-dessus et de réduire ainsi le temps de démarrage lors d'une combustion complète si- multanée des hydrocarbures vaporisés consiste à introduire, par l'intermédiaire de trous ou d'un intervalle annulaire ménagés dans le carter de bougie, de l'air qui est canali- sé par les trous ou par une buse annulaire correspondante placée dans la zone du carter qui est situé du côté de la chambre de combustion, dans la chambre de combustion jus- que sur la pointe de la tige d'incandescence. On peut encore améliorer la structure selon l'invention en disposant autour de la pointe de la tige d'incandescence un tube protecteur de manière à former au- tour de cette pointe une chambre de mélange dans laquelle peuvent se mélanger du carburant vaporisé et de l'air d'ad- mission en vue d'une combustion rapide et optimale. Du fait de sa construction simple avec peu de composants, la bougie à incandescence selon l'invention est facile à fabriquer. Par le chauffage de la chambre de va- porisation conformément à la présente invention, il est su- perflu d'utiliser des éléments chauffants additionnels. En outre, cette bougie a un temps d'allumage bien plus court, à savoir de moins de 10 secondes, que les bougies à incan- descence de types classiques, la bougie fonctionnant sans formation de goutte avec la dose prescrite de carburant et pouvant être utilisée avec ou sans accessoire de dosage. Enfin, la flamme ne se'déchire pas même pour une grande vi- tesse de l'air. D'autres avantages et caractéristiques de l'in- vention seront mis en évidence dans la suite de la descrip- tion, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente schématiquement en coupe un exemple de réalisation d'une bougie à incandescence pour 4 2497924 inflammation de carburant, conforme à l'invention. La figure 2 est une vue de la tige d'incandes- cence de la bougie selon l'invention, comportant une suré- paisseur de forme conique dans la zone de la pointe de tige, La figure 3 correspond à la figure 2, la suré- paisseur prévue dans la zone de la pointe de tige d'incan- descence ayant une forme annulaire, La figure 4 représente schématiquement en coupe un autre exemple de réalisation d'une bougie à incandescen- ce pour inflammation de carburant selon l'invention, dans laquelle de l'air peut être canalisé au travers du carter jusque dans la zone de la pointe de la tige d'incandescçnce, La figure 5 est une vue de la bougie à incandes- cence de la figure 4, faite après rotation de 900 et en ze- gardant en direction de la pointe de la tige d'incandescen- ce, La figure 6 représente schématiquement un autre exemple de réalisation de l'invention correspondant à la bougie à incandescence de la figure 4. Sur la figure 1, on a représenté un mode de réalisation de la bougie à incandescence pour inflammation de carburant selon l'invention qui se compose du carter 1, d'une tige d'incandescence 2 ainsi que d'un dispositif de dosage de carburant 3, non représenté. La chambre de vapo- risation 4 se compose d'un trou cylindrique, s'étendant perpendiculairement au travers du carter de bougie 1 et dont le diamètre est supérieur à celui de la tige d'incandescence 2 placée au centre. La chambre de vaporisation 4 s'étend à peu près depuis l'orifice d'entrée du dispositif de do- sage 3 jusqu'à la surépaisseur 5 de la tige d'incandescence 2 qui est placée dans la zone de la pointe de tige 6, qui pénètre dans la chambre de combustion 7. Dans la condition refroidie de la tige d'incandescence-2, les cÈtés de la surépaisseur 5 qui sont tournés vers la chambre de vapori- sation 4 viennent s'appliquer de façon étanche au gaz con- tre les zones latérales intérieures, placées l'une en re- gard de l'autre et de profil correspondant, du carter de bougie 1 et elles ferment le passage entre la chambre de vaporisation 4 et la chambre de combustion 7. La suré- paisseur 5, qui fait partie intégrante de la tige d'incan- descence 2 ou bien qui peut être soudée, emmanchée ou brasée sur celle-ci, peut être agencée de manière à pré- senter une élasticité ou une flexibilité dans la direc- tion longitudinale de la tige d'incandescence. De préférence, il est prévu autour de la pointe 6 de la tige d'incandescence un tube protecteur qui est fixé sur l'extrémité inférieure du carter de bougie 1. Sur la figure 2, on a représenté une variante, conforme à l'invention, de la tige d'incandescence 2 qui est pourvue d'une surépaisseur 5 en forme de collerette qui est fixée sous la forme d'un fourreau au dessus de la pointe 6 de la tige d'incandescence 2. Sur la figure 3, la surépaisseur 5 a une forme annulaire et elle est pourvue d'une surface plane d'étan- chéité au dessus de la pointe 6 de la tige d'incandescence 2. Il est évident que, dans les différents modes de réalisation de la surépaisseur 5, la surface d'appui asso- ciée du carter de bougie 1 est profilée en correspondance en vue d'assurer la fermeture étanche de la chambre de vapo- risation 4. L'exemple de réalisation de la figure 4 corres- pond essentiellement à celui de la figure 1, à la différen- ce qu'il est prévu des dispositifs pour introduire de l'air dans la zone 7 de la chambre de combustion, qui entoure la pointe 6 de la tige d'incandescence. A cet effet, la zone supérieure de la bougie d'allumage comporte un canal annu- laire 12 qui est pourvu, pour l'alimentation en air, d'une tubulure de raccordement 10. A partir de ce canal annulaire 12, plusieurs trous 11 sont ménagés dans une direction lon- gitudinale au travers du carter de bougie 1 et ils débouchent de ce carter, dans la zone de la chambre de vaporisation 4, 6 2497924 en direction de la chambre de combustion 7; ces trous 11 sont de préférence inclinés par rapport à l'axe longitudinal de la bougie de manière que leur prolongement imaginaire coupe la pointe 6 de la tige d'incandescence, de sorte que l'air introduit ést canalisé jusqu'au voisinage immé- diat de la zone d'inflammation. Seule, la zone de passage du dispositif de dosage 3 au travers du carter de bougie ne compte pas un tel trou. Le cas échéant, les trous 11 peuvent également être agencés sous la forme d'un intervalle annulaire, l'o- rifice de sortie en direction de la chambre de combustion étant alors avantageusement agencé sous la forme d'une bu- se annulaire. Par ailleurs, les autres composants et ré- férences numériques correspondent à ceux des figures précé- demment décrites. Sur la figure 5, on a représenté en vue en plan la pointe 6 de la tige d'incandescence, la tubulure 10 d'a- limentation en air, l'entrée 3 du dispositif de dosage et les orifices de sortie des canaux 11. L'exemple de réalisation de la figure 6 corres- pond, en ce qui concerne les références numériques et les composants, au mode de réalisation de la figure 4; une différence essentielle consiste en ce que, dans l'exemple de la figure 6, la tige d'incandescence 2 n'est pas agencée comme une valve; au contraire, on a affaire à une tige chauf- fante continue qui est disposée dans la chambre de vaporisa- tion 4 de la manière déjà décrite. Le cas échéant, elle peut comporter une surépaisseur 13 qui exerce une certaine action de retenue sur le carburant introduit et qui produit une turbulence favorable pour l'inflammation du carburant gazeux. Dans les exemples de réalisation qui ont été dé- crits en référence aux figures, le rapport entre le diamètre de la chambre de vaporisation 4 et le diamètre de la tige chauffante 2 est à peu près d'environ 1,1: 1. Pour un di- mensionnement élastique de la bougie à incandescence, il est particulièrement approprié d'adopter pour l'intervalle annulaire des largeurs d'environ 0,2 à 2 mm, de préférence de 0,4 à 1,8 mm et notamment d'environ 0,5 à 1 mm. a REVENDICATIONS 1) Bougie à incandescence d'inflammation de car- burant pour moteurs à combustion interne, notamment utili- sable comme auxiliaire de démarrage dans des moteurs Diesel, se composant essentiellement d'un carter (1), d'au moins un corps électrique chauffant (2) pour enflammer le carbu- rant et d'un dispositif pour alimenter de façon dosée la bougie en carburant liquide, caractérisée en ce qu'elle comporte une chambre (4) chauffée par le corps électrique chauffant (2) en vue de la vaporisation du carburant liqui- de introduit. 2) Bougie à incandescence selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'il est prévu dans le carter des trous (11) disposés concentriquement, qui débouchent du carter dans la zone de la bougie qui est située du côté de la chambre de combustion et qui sont reliés à une tubu- lure d'arrivée d'air (10)débouchant dans la zone de tète dudit carter (1) à l'opposé de la zone précédente. 3) Bougie à incandescence selon la revendication 2, caractérisée en ce que les trous sont élargis de façon à former un intervalle annulaire qui est disposé dans le car- ter de bougie essentiellement concentriquement à son axe longitudinal. 4) Bougie à incandescence selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'orifice de sortie de l'intervalle annulaire concentrique a la forme d'une buse de profil annu- laire. ) Bougie à incandescence selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la chambre chauf- fée pour la vaporisation du carburant liquide introduit est séparée du volume de combustion et est reliée à celui-ci à l'aide d'une soupape qui est ouverte lorsque la température dans la chambre de combustion devient supérieure à la tempé- rature de vaporisation du carburant. Bougie à incandescence selon l'une quelconque des 6) revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'ouverture de la soupape est déclenchée par une dilatation volumique définie du corps chauffant lors de son chauffage électri- que. 7) Bougie à incandescence selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle com- porte un corps électrique chauffant agencé-sous forme d'une tige d'incandescence (2) de type connu. 8) Bougie à incandescence selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle com- porte une tige d'incandescence dont la dilatation linéaire sous l'effet de la température est telle qu'elle commande l'ouverture de la soupape. 9) Bougie à incandescence selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la tige d'incandescence est agencée, dans la zone de sa pointe et dans la condition non chauffée, pour séparer la chambre de vaporisation de la chambre de combustion. ) Bougie à incandescence selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la tige d'incandescence (2) comporte dans la zone de sa pointe (6) une surépaisseur (5) qui est engagée dans la condition non chauffée, dans le passage de sortie de la chambre de vapo- risation vers la chambre de combustion de manière à obturer de façon étanche ledit passage. 1i) Bougie à incandescence selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'il est prévu une chambre de vaporisation (4) qui est disposée à l'intérieur du carter de bougie (1) concentriquement autour de la tige d'incandescence (2), qui s'étend à peu près sur la moitié de sa longueur et dont le passage de sortie vers la chambre de combustion (7) peut être obturé à,la façon d'une soupape par une surépaisseur concentrique (5) de la tige d'incandescence (2) dans la zone de sa pointe (6). 12) Bougie à incandescence selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que la suré- 2497924 paisseur (5) prévue dans la zone de la pointe de la tige d'incandescence est agencée de façon à avoir une structure élastique ou flexible. 13) Bougie à incandescence selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que la suré- paisseur (5) est agencée sous la forme d'un anneau formé par tournage sur la tige d'incandescence, sous la forme d'une surface plane d'étanchéité ou bien sous la forme d'un siège d'étanchéité conique. 14) Bougie à incandescence selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce qu'un tube protecteur (9) est disposé d'une manière connue autour de la pointe de la tige d'incandescence. ) Bougie à incandescence selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisée en ce que la tige d'incandescence est pourvue de spirales chauffantes placées intérieurement, commandées l'ule après l'autre et qui ont des coefficients de température très différents l'un de l'autre. 16) Bougie-à incandescence selon l'une quelconque des revendications I à 15, caractérisée en ce que la tige d'incandescence est pourvue d'une spirale chauffante placée intérieurement et formée d'un matériau tel qu'un fil de nickel qui a un coefficient de température positif. 17) Bougie à incandescence selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisée en ce que la tige d'incandescence est pourvue d'une spirale chauffante placée à l'intérieur et formée d'un matériau à faible coefficient de température.