Brevet FR3037731A1 — publié le 20161223

BOUGIE POUR UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION Le domaine technique de l'invention est celui des moteurs à combustion interne, et plus particulièrement celui des bougies destinées à équiper ces moteurs ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Un moteur à combustion interne comporte un ou plusieurs cylindres fermés par une culasse. Chaque cylindre comporte une chambre de combustion dans laquelle un mélange d'air et de carburant est introduit puis comprimé, par un piston coulissant dans le cylindre. Le cylindre est fermé par une culasse comportant des soupapes permettant l'admission et l'échappement de l'air et du carburant. Pour démarrer, le moteur nécessite l'assistance d'un dispositif auxiliaire, communément appelé « démarreur ». Le rôle du démarreur est d'entraîner le moteur pour permettre les premières compressions dans la chambre de combustion. Le démarreur accélère le moteur jusqu'à un régime de rotation suffisant pour permettre le démarrage du moteur. Le démarreur peut être électrique, comme dans le cas du moteur d'une voiture, ou manuel, comme dans le cas du moteur d'une tondeuse à gazon. Lorsque le moteur est à l'arrêt, le couple du moteur est nul. C'est à cet instant que le démarreur nécessite un maximum de puissance pour entraîner le piston dans le cylindre et permettre la compression du mélange d'air et de carburant dans la chambre de combustion. Dans le cas d'une voiture, la puissance du démarreur est fournie par une batterie qui doit donc délivrée une forte puissance instantanée au démarrage, soit pendant quelques secondes. La batterie n'est ensuite que très peu sollicitée. Elle est donc surdimensionnée pour répondre aux exigences du démarrage, ce qui implique un coût élevé. Cet inconvénient est encore plus marqué pour les moteurs fonctionnant avec du diesel puisque ces derniers nécessitent une plus grande compression et un travail plus long du démarreur. Actuellement, il existe des dispositifs de décompression facilitant le démarrage des moteurs à combustion interne. Ces dispositifs permettent l'ouverture des 3037731 2 soupapes, généralement la soupape d'échappement, lors de la compression, réduisant ainsi la pression dans la chambre de combustion et donc la puissance nécessaire au démarreur. Cependant, ces dispositifs nécessitent d'apporter des modifications au niveau 5 de la culasse Il n'est donc pas possible, à moindre frais, de les implémente sur des moteurs existant qui en sont dépourvus. Par ailleurs, il s'agit de dispositifs commandés, et sont en tant que tels des sources potentielles de pannes. RESUME DE L'INVENTION 10 L'invention vise à résoudre les problèmes qui viennent d'être exposés en proposant une bougie pour un moteur à combustion interne permettant de faciliter le démarrage du moteur par une décompression automatique réalisée de manière passive, la bougie pouvant s'adapter à des moteurs existants. L'invention concerne donc essentiellement une bougie pour un moteur à 15 combustion interne, le moteur à l'arrêt passant en fonctionnement après une phase de démarrage, le moteur comportant au moins un cylindre fermé par une culasse, la bougie étant destinée à équiper la culasse, le cylindre comportant une chambre de combustion dans laquelle un mélange gazeux est comprimé au cours de phases de compression, la bougie étant caractérisée en ce qu'elle comporte : 20 - au moins un canal de décompression aménagé dans une paroi de la bougie, ledit au moins un canal de décompression reliant la chambre de combustion à l'air libre, ledit au moins un canal de décompression présentant un orifice interne à la bougie ; - une soupape de décompression pouvant être placée dans deux positions : 25 o une position de repos dans laquelle la soupape de décompression n'obture pas l'orifice interne de sorte qu'une partie du mélange gazeux s'échappe par ledit au moins un canal de décompression au cours des phases de compression se déroulant pendant la phase de démarrage ; o une position fermée dans laquelle la soupape de décompression obture 30 l'orifice interne de sorte que la chambre de combustion est étanche au niveau dudit au moins un canal de décompression lorsque le moteur est en fonctionnement. 3037731 3 La bougie selon l'invention peut également comporter une ou plusieurs caractéristiques parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon les combinaisons techniquement possibles : - la bougie comporte un dispositif d'amortissement relié à la soupape de 5 décompression de sorte que la soupape de décompression change de position de manière progressive ; - le dispositif d'amortissement comporte un système de retour automatique de la soupape de décompression en position de repos ; - la bougie comporte en outre une électrode centrale, la soupape de 10 décompression et le dispositif d'amortissement comportant un évidement dans lequel est disposée l'électrode centrale ; - le dispositif d'amortissement est un amortisseur hydraulique ; - le système de retour automatique de la soupape de décompression en position de repos est un ressort ; 15 - la soupape de décompression passe de la position de repos à la position fermée en moins de quatre phases de compression ; - le retour automatique de la soupape de décompression en position de repos s'effectue en plus de 0,5 s. Dans un premier mode de réalisation, la bougie est une bougie d'allumage 20 destinée à un moteur utilisant de l'essence ou du gaz pour carburant. Dans un deuxième mode de réalisation, la bougie est une bougie de préchauffage destinée à un moteur utilisant du diesel pour carburant. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES 25 L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent, parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue schématique partielle en coupe longitudinale d'un cylindre d'un moteur à essence, le cylindre étant fermé par une culasse équipée d'une 30 bougie d'allumage selon un mode de réalisation de l'invention ; - les figures 2A et 2B sont deux vues schématiques en coupe longitudinale de la bougie de la figure 1, la bougie comportant un dispositif d'amortissement relié à une soupape de décompression se trouvant respectivement en position de repos et en position fermée ; 3037731 4 - la figure 3 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un exemple de réalisation du dispositif d'amortissement de la figure 2. Les figures ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. 5 Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur toutes les figures. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION DE L'INVENTION L'invention a notamment pour objet de proposer une bougie destinée à faciliter 10 le démarrage d'un moteur à combustion interne et compatible avec des moteurs déjà existant. La figure 1 est une vue schématique partielle en coupe longitudinale d'un cylindre 110 d'un moteur à combustion interne. Le moteur est par exemple un moteur présentant un cycle de fonctionnement comportant deux ou quatre temps. Le moteur 15 peut comporter un ou plusieurs cylindres. Le cylindre 110 comporte une chambre de combustion 111 dans laquelle un piston 112 coulissant dans le cylindre 110 est apte à comprimer un mélange gazeux au cours d'une phase appelée « phase de compression ». Le mélange gazeux est un mélange comportant un comburant et un carburant. Le comburant est par exemple de 20 l'air. Le carburant est par exemple de l'essence, du gaz ou du diesel. Le cylindre 110 est fermé par une culasse 120 équipée d'une bougie 200 selon un mode de réalisation de l'invention. La culasse 120 comporte une soupape d'admission 121 et une soupape d'échappement 122 disposées respectivement dans un conduit d'admission 123 et un conduit d'échappement 124. 25 La soupape d'admission 121 est apte à s'ouvrir afin d'alimenter la chambre de combustion 111 en mélange gazeux via le conduit d'admission 123. De même, la soupape d'échappement 122 est apte à s'ouvrir afin d'évacuer des résidus gazeux dégagés par la combustion du mélange gazeux via le conduit d'échappement 124. Une vue schématique en coupe longitudinale de la bougie 200 de la figure 1 est 30 illustré sur les figures 2A et 2B. La bougie 200 comporte un corps 210, un embout de connexion 220 destiné à être relié à un système d'allumage, un culot 230 présentant un filetage 231 permettant de fixer la bougie 200 à la culasse 120, et une électrode centrale 240. 3037731 5 Dans ce mode de réalisation, la bougie 200 est une bougie d'allumage destinée à un moteur utilisant de l'essence ou du gaz pour carburant. La bougie d'allumage comporte une électrode de masse 250 reliée au culot 230. La bougie d'allumage génère, entre l'électrode centrale 240 et l'électrode de masse 250, une étincelle apte 5 à enflammer le mélange gazeux comprimé dans la chambre de combustion 111. Dans un autre mode de réalisation, la bougie 200 est une bougie de préchauffage destinée à un moteur utilisant du diesel pour carburant. La bougie de préchauffage comporte un élément chauffant relié à l'électrode centrale 240. La bougie de préchauffage est apte à élever la température du mélange gazeux comprimé dans 10 la chambre de combustion 111 afin de permettre à ce dernier de s'enflammer. Le corps 210 de la bougie 200 présente une paroi dans laquelle sont aménagés deux canaux de décompression 260. Dans d'autres modes de réalisation, le nombre de canaux de décompression 260 que comporte la bougie 200 peut varier. Les deux canaux de décompression 260 sont de préférence diamétralement 15 opposés. Chaque canal de décompression 260 relie la chambre de combustion 111 à l'air libre et présente un orifice interne 261 à la bougie 200 et un orifice externe 262 à la bougie 200. Lorsque la bougie 200 est montée sur la culasse 120, l'orifice interne 261 débouche sur la chambre de combustion 111 du cylindre 110, et l'orifice externe 262 débouche sur l'extérieur du moteur. 20 La bougie 200 comporte une soupape de décompression 270 pouvant être placée dans deux positions. Dans une première position dite « position de repos » illustré sur la figure 2A, la soupape de décompression 270 n'obture pas les orifices internes 261 des canaux de décompression 260. Dans une deuxième position dite « position fermée » illustrée sur la figure 2B, la soupape de décompression 270 obture 25 les orifices internes 261 des canaux de décompression 260. Avantageusement, la bougie 200 comporte un dispositif d'amortissement 280 relié à la soupape de décompression 270. Ainsi, la soupape de décompression 270 passe de la position de repos à la position fermée, et inversement, de manière progressive, le dispositif d'amortissement 280 présentant une résistance s'opposant 30 au changement de position de la soupape de décompression 270. Avantageusement, la soupape de décompression 270 et le dispositif d'amortissement 280 comportent un évidement permettant le passage de l'électrode centrale 240 de la bougie 200. 3037731 6 Avantageusement, le dispositif d'amortissement 280 comporte un système de retour automatique 281 de la soupape de décompression 270 en position de repos. Ainsi, la soupape de décompression 270 passe de la position fermée à la position de repos de manière passive, sans commande extérieure. Le système de retour 5 automatique 281 est par exemple un ressort. Dans ce mode de réalisation, le dispositif d'amortissement 280 est un amortisseur hydraulique comme illustré sur la figure 3. Le dispositif d'amortissement 280 comporte une partie fixe 282 scellé dans le corps 210 de la bougie 200 et une partie mobile 283 reliée à la soupape de décompression 270. 10 La partie fixe 282 du dispositif d'amortissement 280 comporte des réservoirs 284 contenant un fluide 285. Les réservoirs 284 sont disposés autour d'une cavité 286. Le fluide 285 est apte à s'écouler entre les réservoirs 284 et la cavité 286 au moyen d'un premier clapet 287. La partie mobile 283 du dispositif d'amortissement 280 comporte une tige 288 15 pénétrant dans la cavité 286 de la partie fixe 282 du dispositif d'amortissement 280. La tige 288 est reliée à un deuxième clapet 289 séparant la cavité 286 en deux et au travers duquel le fluide 285 est apte à s'écouler. Le système de retour automatique 281 de la soupape de décompression 270 est par exemple disposé à l'intérieur de la partie mobile 283, autour de la tige 288. 20 La résistance du dispositif d'amortissement 280 est générée par le déplacement du fluide 285 au travers du premier clapet 287 et du deuxième clapet 289 lorsque la tige 288 de la partie mobile 283 pénètre ou sort de la cavité 268 de la partie fixe 282. Le fluide 285 du dispositif d'amortissement 280 est par exemple avec de l'huile. Lorsque le moteur est chaud, l'huile se fluidifie. Par conséquent la résistance du 25 dispositif d'amortissement 280 diminue, ce qui permet à la soupape de décompression 270 de se refermer plus rapidement. Ainsi, un moteur chaud démarre plus facilement et plus rapidement. Cette caractéristique est particulièrement intéressante dans le cas par exemple d'un véhicule équipé d'un système de mise en veille, appelé « start-stop system » en 30 anglais. Ce système permet de couper et de redémarrer le moteur du véhicule lorsque ce dernier s'arrête, par exemple à un feu de signalisation. Dans un autre mode de réalisation, la résistance du dispositif d'amortissement 280 provient du frottement sec entre deux surfaces pressées l'une contre l'autre. Ainsi, 3037731 7 le dispositif d'amortissement conserve les mêmes propriétés sur une large plage de températures, et notamment lorsque la température du moteur est basse. Lorsque le moteur est à l'arrêt, la soupape de décompression 270 est en position de repos. Les orifices internes 261 des canaux de décompression 260 de la 5 bougie 200 sont libres et la chambre de combustion 111 du cylindre 110 est alors reliée à l'air libre. Le moteur présente une phase de démarrage au cours de laquelle un démarreur entraîne le moteur jusqu'à un régime de rotation suffisant pour que le moteur démarre. Par exemple, un moteur de voiture démarre à un régime de rotation avoisinant 150 10 tr/mn. Le démarreur fourni une puissance maximale pour comprimer le mélange gazeux dans la chambre de combustion 111 lorsque le moteur est à l'arrêt et que son couple est nul. Au cours de la phase de démarrage, plusieurs phases de compression se succèdent dans le cylindre 110. Lors de ces phases de compression, une partie du 15 mélange gazeux comprimé dans la chambre de combustion 111 s'échappe par les canaux de décompression 260. Ainsi la pression dans la chambre de combustion 111 diminue, de même que la puissance nécessaire au démarreur pour entraîner le moteur. Le mélange gazeux restant dans la chambre de combustion 111 exerce quant 20 à lui une force sur la soupape de décompression 270. Ainsi, la soupape de décompression 270 se ferme progressivement au cours de la phase de démarrage. Lorsque la soupape de décompression 270 est en position fermée, le cylindre 110 est étanche au niveau de la bougie 200 et le moteur démarre. Lorsque le moteur est en fonctionnement, les phases de compressions se 25 succédant dans le cylindre 110 maintiennent la soupape de décompression 270 en position fermée. Lorsque le moteur est arrêté, la soupape de décompression 270 retrouve automatiquement sa position de repos. De préférence, la soupape de décompression 270 passe de la position de repos à la position fermée en moins de quatre phases de compression afin que la phase 30 démarrage du moteur ne dure pas trop longtemps. De préférence, la soupape de décompression 270 retourne en position fermée après l'arrêt du moteur dans un temps supérieur à 0,5s. Ce temps d'ouverture est suffisant pour que la soupape de décompression 270 ne s'ouvre pas lorsque le moteur est en fonctionnement. 3037731 8 Les temps d'ouverture et de fermeture de la soupape de décompression 270 sont contrôlés en calibrant la résistance du dispositif d'amortissement 280, ainsi que le système de retour automatique 281 de la soupape de décompression 281 en position de repos. 5 Ainsi, grâce à la bougie selon l'invention, le démarrage d'un moteur à combustion interne est facilité. Cela permet de réduire la puissance nécessaire au démarreur. De plus, l'invention ne nécessite pas de système de commande et s'adapte à la fois à des moteurs existant et à des moteurs neufs. Naturellement l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits en 10 référence aux figures et des variantes pourraient être envisagées sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS1. Bougie (200) pour un moteur à combustion interne, le moteur à l'arrêt passant en fonctionnement après une phase de démarrage, le moteur comportant au moins un cylindre (110) fermé par une culasse (120), la bougie (200) étant destinée à équiper la culasse (120), le cylindre (110) comportant une chambre de combustion (111) dans laquelle un mélange gazeux est comprimé au cours de phases de compression, la bougie (200) étant caractérisée en ce qu'elle comporte : au moins un canal de décompression (260) aménagé dans une paroi de la bougie (200), ledit au moins un canal de décompression (260) reliant la chambre de combustion (111) à l'air libre, ledit au moins un canal de décompression (260) présentant un orifice interne (261) à la bougie (260) ; une soupape de décompression (270) pouvant être placée dans deux positions : o une position de repos dans laquelle la soupape de décompression (270) n'obture pas l'orifice interne (261) de sorte qu'une partie du mélange gazeux s'échappe par ledit au moins un canal de décompression (260) au cours des phases de compression se déroulant pendant la phase de démarrage ; o une position fermée dans laquelle la soupape de décompression (270) obture l'orifice interne (261) de sorte que la chambre de combustion (111) est étanche au niveau dudit au moins un canal de décompression (260) lorsque le moteur est en fonctionnement. 2. Bougie (200) selon la revendication 1 comportant un dispositif d'amortissement (280) relié à la soupape de décompression (270) de sorte que la soupape de décompression (270) change de position de manière progressive. 3. Bougie (200) selon la revendication 2 dans laquelle le dispositif d'amortissement (280) comporte un système de retour automatique (281) de la soupape de décompression (270) en position de repos. 4. Bougie (200) selon la revendication 3 dans laquelle le système de retour automatique (281) de la soupape de décompression (270) en position de repos est un ressort. 3037731 10 5. Bougie (200) selon l'une quelconque des revendications 3 et 4 dans laquelle la soupape de décompression (270) retourne automatiquement en position de repos en plus de 0,5 s. 6. Bougie (200) selon l'une quelconque des revendications 2 à 5 comportant en 5 outre une électrode centrale (240), la soupape de décompression (270) et le dispositif d'amortissement (280) comportant un évidement dans lequel est disposée l'électrode centrale (240). 7. Bougie (200) selon l'une quelconque des revendications 2 à 6 dans laquelle le dispositif d'amortissement (280) est un amortisseur hydraulique. 10 8. Bougie (200) selon l'une quelconque des revendications 2 à 7 dans laquelle la soupape de décompression (270) passe de la position de repos à la position fermée en moins de quatre phases de compression. 9. Bougie (200) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, la bougie (200) étant une bougie d'allumage. 15 10. Bougie (200) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, la bougie (200) étant une bougie de préchauffage.