Brevet FR2860929A1 — publié le 20050415

Domaine de l'invention La présente invention concerne une bougie d'allumage pour un moteur à combustion interne comportant un corps muni d'un filetage extérieur pour être vissé dans la culasse et d'une surface d'étanchéité en forme de tronc de cône pour assurer l'étanchéité de la chambre de combustion du moteur à combustion interne. Etat de la technique Selon les documents EP 1 235 689 A2 et EP 1 039 601 Al, on connaît une bougie d'allumage comprenant un corps essentiellement tubulaire métallique muni d'un filetage pour être fixé dans la culasse du moteur à combustion interne ainsi qu'un six-pans pour la prise d'une clé, comme moyen permettant son montage dans le moteur à combustion in-terne. Le corps comporte un perçage traversant recevant un isolant électrique essentiellement symétrique en rotation, auquel est fixée une électrode centrale coopérant avec une électrode de masse du côté du segment d'extrémité du corps situé dans la chambre de combustion. En position de montage, le segment du corps ou de la bougie d'allumage, situé du côté de la chambre de combustion, vient en saillie dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne. En pratique, on cherche à concevoir le moteur à combustion interne pour que sa consommation en carburant et les émissions de produits polluants soient aussi réduites que possible. Pour cela, il est nécessaire de refroidir le moteur à combustion interne pour arriver à un rendement thermique élevé ; ce refroidissement se fait par des canaux de refroidissement installés dans la culasse du moteur à combustion interne. Pour disposer de suffisamment de place pour les canaux de refroidissement, il faut que les bougies d'allumage installées dans la culasse du moteur à combustion interne n'occupent qu'un encombrement limité. En outre, dans le cas d'un moteur à combustion interne avec injection directe d'essence dans la chambre de combustion, pour réduire la consommation et les émissions polluantes il est nécessaire de positionner le chemin d'étincelles de la bougie d'allumage à un emplacement déterminé dans la chambre de combustion du moteur à combustion in-terne, pour garantir une combustion optimale du carburant dans la chambre de combustion. Pour des combustions en régime maigre, on introduit le mélange carburantair dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne pour qu'à l'instant de l'allumage on dispose d'une charge stratifiée dans la chambre de combustion. Pour cette raison, le positionnement du chemin d'étincelles dans la chambre de combustion doit respecter une plage de tolérance très étroite pour garantir l'allumage du mélange carburant-air. Contrairement à cela, dans le procédé de combus- tion habituel des moteurs à combustion interne, le mélange carburant-air correspond de façon connue à un mélange homogène dans la chambre de combustion si bien que l'allumage du mélange est garanti même s'il y a des différences importantes entre le positionnement effectif du chemin d'étincelles et une position définie de celui-ci dans la chambre de combustion. Dans le cas des bougies d'allumage selon l'état de la technique, utilisant une combinaison d'un siège d'étanchéité plat et d'une bague d'étanchéité pliée constituée par une tôle recourbée en forme de S, on dis-pose d'une plage de tolérance importante pour le positionnement du che- min d'étincelles ou de la position des étincelles de la bougie d'allumage, il est très difficile d'optimiser la combustion. Selon le document WO 99/19953, on connaît une bougie d'allumage réalisée avec une zone d'étanchéité en forme de tronc de cône coopérant avec le siège d'étanchéité d'une culasse. En outre, le corps de la bougie comporte une zone d'attaque pour un outil de montage de la bougie, comportant plusieurs fentes s'étendant dans la direction axiale de la bougie et qui sont prévues dans la zone filetée du filetage extérieur de la bougie. Mais l'inconvénient de cette solution est celui de la difficulté de réaliser la zone d'attaque de la bougie et son filetage ainsi que le filetage correspondant de la culasse risquent d'être détériorés lors du montage par l'outil de montage. Un autre inconvénient est que le montage d'une telle bougie d'allumage nécessite un outil particulier destiné uniquement au montage et au démontage d'une bougie réalisée comme décrit dans l'état de la technique. Exposé et avantages de l'invention La présente invention concerne une bougie d'allumage du type défini ci- dessus, caractérisée en ce que la surface d'étanchéité coo- père avec un siège d'étanchéité de la culasse et le corps comporte en outre une zone servant de zone de prise pour un outil de montage, le contour extérieur de la zone de prise étant en forme de polygone dont le nombre de sommets est égal au moins à douze. L'invention concerne également une bougie d'allumage du type défini cidessus, caractérisée en ce que la surface d'étanchéité plane coopère avec un siège d'étanchéité de la culasse et le corps comporte en outre une zone réalisée comme surface de prise pour un outil de montage, le contour extérieur de la zone de prise étant un polygone dont le nombre de sommets est égal au moins à douze. Dans ce cas, un élément d'étanchéité plat et massif est pré-vu en position de montage entre la surface d'étanchéité plane et le siège d'étanchéité de la culasse. Cette bougie d'allumage a l'avantage que ses dimensions extérieures sont optimisées du point de vue de l'encombrement nécessaire de sorte que l'encombrement prévu pour la bougie d'allumage dans la culasse est réduit. La bougie selon l'invention permet de disposer en outre d'une place plus importante au niveau du siège d'étanchéité pour des ca- naux plus grands de refroidissement de sortie et d'entrée dans la culasse. On arrive ainsi à une combustion thermodynamique plus avantageuse et le moteur à combustion interne peut fournir une puissance plus importante. La réalisation de la zone de prise de la bougie d'allumage, utilisée pour l'outil de montage avec un contour extérieur correspondant à un polygone dont le nombre de sommets et égal ou supérieur à douze, permet de réduire l'encombrement car on réduit ainsi la section ou dimension au niveau des coins et les dimensions correspondantes de l'outil de montage par comparaison à des outils de montage pour les bougies ac- tuelles. Du fait de la section des sommets, ainsi réduite, et des dimensions réduites de l'outil de montage, on diminue également les dimensions du puits dans la culasse pour la zone de montage, ce qui permet de disposer et de dimensionner des canaux de refroidissement dans l'environnement direct des bougies au niveau de la culasse, et une gestion thermique du moteur à combustion interne permettant d'une manière appropriée de réduire au minimum la consommation et l'émission de gaz polluants. En outre, la réalisation de la bougie d'allumage selon l'invention avec une surface d'étanchéité en tronc de cône ou une surface d'étanchéité plane, donne une plage de tolérance à l'intérieur de laquelle on peut modifier, en fonction de la fabrication, la position du chemin d'étincelles de la bougie d'allumage dans la chambre de combustion, par comparaison aux bougies d'allumage connues selon l'état de la technique, équipées de joints pliables; en effet, le comportement en déformation du joint pliable pendant le montage aboutit à des déviations imprévisibles et le cas échéant très importantes entre le chemin d'étincelles effectif et le chemin d'étincelles nécessaire pour avoir une bonne combustion. Ainsi, la bougie d'allumage selon l'invention réduit les déviations entre la position effective des étincelles dans la chambre de combustion et la position idéale des étincelles nécessaire à une combustion optimale et cette disposition dépend uniquement des tolérances de fabrication de la bougie d'allumage et de la culasse, caractéristiques qui dépendent ellesmêmes de la qualité du procédé de fabrication; on arrive ainsi à une amélioration très avantageuse de la combustion. Avantageusement, le diamètre extérieur du filetage extérieur est inférieur ou égal à 14 mm. Si le corps est en acier dont la teneur en carbone est comprise entre 0, 05 et 0,5 % massique, de préférence la teneur en carbone augmente en fonction de la diminution du diamètre extérieur du filetage extérieur. Dessin La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation d'une bougie d'allumage représentée schématiquement dans l'unique figure annexée qui est une demicoupe longitudinale de la bougie d'allumage, selon une représentation fortement simplifiée. Description du mode de réalisation La figure unique montre une bougie d'allumage 1 ou plus simplement une bougie destinée à être montée de manière habituelle de façon encastrée dans un puits de culasse d'un moteur à combustion in-terne non représenté en détail à injection directe d'essence. La bougie 1 comprend un corps 2 essentiellement tubulaire, métallique, ayant une zone de prise 3 ou une zone d'attaque d'outil sous la forme d'un double six-pans, ainsi qu'un filetage extérieur 4 pour être vissé dans la culasse du moteur à combustion interne. Le filetage extérieur 4 est notamment un filetage métrique ISO, de diamètre extérieur D de 14 mm; selon les modes de réalisation non représentés, le filetage extérieur de la bougie selon l'invention peut également être un filetage métrique ISO avec un diamètre extérieur de 12 mm, de 10 mm ou de 8 mm ou tout autre type de filetage; le diamètre extérieur du filetage extérieur est inférieur ou égal à 14 mm pour que la bougie présente des dimensions extérieures réduites. Entre le filetage extérieur 4 et le double six-pans 3, le corps 2 est muni d'une tige de montage 5 essentiellement cylindrique, ayant une zone rétrécie 6 dans la partie transitoire par rapport au six-pans 3 et qui en position de montage de la bougie 1 est pratiquement logée dans la culasse. Dans la zone transitoire entre le filetage extérieur 4 et la tige de montage 5, le côté extérieur du boîtier 1 comporte une surface d'étanchéité 7, tronconique, coopérant avec un siège d'étanchéité de forme de préférence tronconique ou sphérique de la culasse pour assurer dans cette zone l'étanchéité de la chambre de combustion par rapport à l'environnement. L'extrémité du corps métallique 2 du côté de la chambre de combustion comporte une électrode de masse 8 de forme habituelle ainsi qu'une électrode centrale 9 également de forme habituelle. L'électrode centrale 9 est montée dans un isolateur 10. Elle est reliée par une fritte de verre électroconducteur 11 à la borne de raccordement 12 à travers l'isolateur 10. Selon la figure, la position du chemin d'étincelles ou la position des étincelles de la bougie d'allumage 1 correspondant à la distance H représentée à la figure, entre la surface d'étanchéité 7 du corps 2 et l'électrode centrale 9, est définie en fonction des tolérances de fabrication de la bougie et de la culasse; cette distance peut varier. L'isolateur 10 est une céramique spéciale, de préférence de l'oxyde d'aluminium auquel on mélange une faible partie d'autres matières que l'on fritte et que l'on vitrifie de façon à répondre aux exigences con- cernant les isolateurs de bougies d'allumage pour la capacité d'isolation entre l'électrode de masse et l'électrode centrale tout en ayant une bonne conductivité thermique et une bonne résistance mécanique et chimique. L'écrou de connexion 12 est en acier; cet écrou est fondu de manière étanche aux gaz dans la fritte de verre ou ciment à base de verre électroconducteur 11 dans l'isolateur 10. En outre, la tige de l'écrou 12 comporte à son extrémité sortant de l'isolateur 10 un filetage qui n'apparaît pas à la figure et qui reçoit un connecteur ou le connecteur de bougie du câble d'allumage. Le corps 2 est également fabriqué en acier dont la teneur en carbone, en fonction du diamètre extérieur du filetage extérieur 4, varie entre 0,05 % et 0,5 % massique. La teneur en carbone du corps 2 est d'autant plus élevée que le diamètre extérieur du filetage extérieur 4 est petit. Suivant l'application, on ajoute à la matière du corps 2 des éléments d'alliage tels que Si, Mn, Al, Cr, Cu, P, S et/ou B. Selon un autre mode de réalisation non représenté de la bougie d'allumage selon l'invention, le corps de la bougie est réalisé avec un siège d'étanchéité plat ou un élément d'étanchéité plat, massif, pour limiter au minimum la plage de tolérance pour la position de montage prédéfinie du chemin d'étincelles de la bougie d'allumage. En outre, la zone d'attaque du corps de la bougie pour appliquer un outil de montage peut évidemment avoir un nombre de coins supérieur à 12 et la dimension du coin de la zone d'attaque du corps sera réduite par rapport au double six-pans ou douze-pans décrit et les dimensions de l'outil de montage seront également réduites d'autant. 2860929 7 REVENDICATIONS 1 ) Bougie d'allumage (1) pour un moteur à combustion interne comportant un corps (2) muni d'un filetage extérieur (4) pour être vissé dans la culasse et d'une surface d'étanchéité (7) en forme de tronc de cône pour assurer l'étanchéité de la chambre de combustion du moteur à combustion interne, caractérisée en ce que la surface d'étanchéité (7) coopère avec un siège d'étanchéité de la culasse et le corps (2) comporte en outre une zone servant de zone de prise (3) 10 pour un outil de montage, le contour extérieur de la zone de prise (3) étant en forme de polygone dont le nombre de sommets est égal au moins à douze. 2 ) Bougie d'allumage (1) pour un moteur à combustion interne compre- nant un corps (2) muni d'un filetage extérieur (4) pour être vissé dans la culasse et d'une surface d'étanchéité essentiellement plane pour assurer l'étanchéité de la chambre de combustion du moteur à combustion in-terne, caractérisée en ce que la surface d'étanchéité plane coopère avec un siège d'étanchéité de la culasse et le corps (2) comporte en outre une zone réalisée comme surface de prise (3) pour un outil de montage, le contour extérieur de la zone de prise (3) étant un polygone dont le nombre de sommets est égal au moins à douze. 3 ) Bougie d'allumage selon la revendication 2, caractérisée en ce qu' un élément d'étanchéité plat et massif est prévu en position de montage entre la surface d'étanchéité plane et le siège d'étanchéité de la culasse. 4 ) Bougie d'allumage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le diamètre extérieur du filetage extérieur (4) est inférieur ou égal à 14 mm. 5 ) Bougie d'allumage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps (2) est en acier dont la teneur en carbone est comprise entre 0,05 et 0,5 % massique. 6 ) Bougie d'allumage selon la revendication 5, caractérisée en ce que la teneur en carbone augmente en fonction de la diminution du diamètre extérieur du filetage extérieur (4). io