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"Bougie d'allumage. "
Dans la construction des bougies d'allumage, on considérait jusqu'à présent que, pour les bougies à faible degré d'incandescence, les électrodes devaient pénétrer librement dans la chambre de combustion, alors que les électrodesdesbougies d'allumage à haut degré d'incandes- cence devaient être placées aussi profondément que possible dans le corps de masse de la bougie. On connaît'toute une série de bougies d'allumage de ce genre, et parmi celles-ci on en connaît dans lesquelles une électrode en coupelle est située en vis-à-vis d'une électrode de masse formant une enveloppe, éventuellement avec interposition d'une électrode intermédiaire.
Dans ce cas, soit le système
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d'électrodes lui-même, ou en tous cas le trajet des étincelles, est masqué par rapport à la chambre d'explosion, soit par le fait que leélectrodes sont déportéesà l'intérieur du corps de masse de la bougie, soit par le fait que le corps de masse de la bougie comporte un prolongement pourvu d'ouvertures, et qui environne le trajet des étincelles.
Des essais approfondis ont montré que le point de vue actuel, quant à la construction des bougies d'allumage à haut degré d'incandescence, en ce qui concerne la disposition des électrodes, est faux et qu'au moins avec des formes d'électrodes déterminées il est non seulement possible mais encore nettement avantageux de reporter hors du corps de masse de la bougie le trajet des étincelles, même en ce qui conce rne lebougies d'allumage à haut degré d'incandescence, Une bougie d'allumage ainsi construite présente l'avantage connu en soi d'assurer un bon allumage et par conséquent un démarrage facile du moteur à explosion et, en même temps, on écarte l'inconvénient que présentent par ailleurs les bougies de ce genre, savoir une faible résistance à l'incandescence.
Une bougie d'allumage ainsi construite est donc indépendante du degré d'incandescence, malgré des qualités d'allumage excellentes.
Outre la disposition du trajet d'étincelles que l'on vient d'indiquer, l'invention porte encore sur toute une série de moyens qui - en partie déjà connus en eux-mêmes - coopèrent tant avec le trajet d'étincelles réalisé comme ci-dessus qu'également entre eux pour assurer deseffets avantageux.
Le dessin annexé montre un certain nombre de forme de réalisation de bougies d'allumages réalisées conformément à l'invention.
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Dans ces dessins :
La figure 1 est une vue en coupe longitudinale passant par une bougie établie suivant l'invention.
La figure 2 est une vue analogue, montrant une forme de réalisation modifiée de la base de l'isolateur.
La figure 3 représente en vue extérieure un isolateur dégagé du corps de masse de la bougie, et portant
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1'éle o tro de de masse.
La figure 4 est une vue extérieure de la bougie d'allumage complète.
La figure 5 montre une coupe longitudinale passant par la partie inférieure du corps de masse de la bougie, avec une autre forme de réalisation d'une électrode.
La bougie d'allumage se compo se d'un isola- teur 1 comportant un perçage axial dans lequel est placée une tige 2 laquelle, de manière connue, est pourvue à. son extrémité supérieure d'un file tage qui s'engage dans une tête 3; l'écrou de fixation du câble 4 se visse sur un embout fileté :SA de cette tête. L'isolateur 1 est monté au moyen d'un écrou 5 dans le corps de masse de la bougie 6, un anneau de serrage 7 en cuivre -pouvant être interposé entre l'isolateur et l'écrou 5. Le corps de masse 6 de la bougie est vissé dans la tête de cylindre, au moyen de la partie filetée 6a.
La tige 2 porte une électrode oentrale 8 en forme de coupelle, une tâte 9 en forme de rivet, appartenant à la tige 2, appliquant l'électrode 8 contre la surface inférieure de la base de l'isolateur. Entre l'extrémité inférieure de la base de l'isolateur et la surface supérieure de l'électrode centrale, on donne naissance à. une pression d'application, pour réaliser l'étanchéité aux gaz, en serrant la tête 3. Au-dessous de la partie principale de la tête
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de vissage 3, convenablement pourvue d'ailettes de refroi- di ssement, on prévoi t un chapeau 10 qui entoure la partie supérieure cylindrique du corps d'isolateur.
Entre la surface supérieure du corps d'isolateur et la partie circulaire du chapeau 10, on interpose convenablement une pièce élastique désignée en 11, constituée par un ressort à boudin ou par desrondelles élastiques, une rondelle d'appui ou d'étan- chéité 12 pouvant encore être prévue entre ce ressort ou ces rondelles d'une part, et la partie supérieure de l'iso- lateur d'autre part. Grâce à l'action du ressort 11 ou de la pièce élastique qui en fait office, on peut compenser les différences existant entre les coefficients de dilatation de l'isolateur et de la tige 2, si bien que la bougie d'allu- mage reste toujours étanche aux gaz.
Attendu que l'électrode centrale 8 prend en service une température très élevée, et que par conséquent elle se dilate en direction radiale, pour se contracter ensuite à l'arrêt, il faut veiller à ce que les forces s'exerçant en direction radiale, dans l'électrode centrale, ne soient pas transmises à la partie inférieure de la base de l'isolateur, car autrement cette partie risquerait d'être brisée, pour éviter cet endommagement, on peut établir la base de l'isolateur et la surface supérieure de l'électrode centrale de telle manière que le coefficient de friction entre ces deux surfaces soit réduit dans toute la mesure du possible, par suite cependant de l'étanchéité aux gaz nécessaire, et de l'application énergique ainsi utile de l'électrode centrale sur la base de l'isolateur, ce moyen n'assurera pas toujours,
toutefois, le résultat recherché, et il est par conséquent nécessaire de prévoir une inter- position 13 entre l'extrémité inférieure de la base d'isolateur
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et la surface supérieure de l'électrode centrale. Cette interposition 15 doit être ainsi constituée qu'elle sera susceptible de suivre par sa surface inférieure la dilatation de l'électrode centrale, alors que la face supérieure de ladite interposition 13 ne suives, pas le déplacement de sa face inférieure. La résistance interne à la déformation que possède cette interposition doit aussi être inférieure à la force qui peut provoquer le risque d'une rupture de la base de l'isolateur. Il est recommandable d'adopter une rondelle d'étanchéité en amiante.
Au bord externe de l'électrode centrale en coupelle vient faire vis-à-vis l'électrode de masse. Cette électrode de masse peut par exemple étre formée par une bague 14 logée à l'extrémité inférieure du corps de masse de la bougie, et dont la section transversale pourra être, par exemple, circulaire. Cetteélectrode de masse peut être sertie dans une gorge de l'extrémité inférieure du corps de masse de la bougie. L'électrode de masse peut aussi, comme on l'a indiqué à la figure 5, se composer d'un anneau désigné en 14a, de section triangulaire ou trapézoïdale, cet anneau d'électrode pouvant être serti dans une gorge correspondante du pied du corps de masse 6b de la bougie.
L'électrode de masse peut en outre être constituée par une enveloppe métallique 15, ainsi qu'on l'a montré à la figure 3. Cette enveloppe est de forme conique, et son bord inférieur fait vis-à-visau bord supérieur de l'électrode centrale 8 en forme de coupelle. L'électrode de masse 15 présente alors la même conicité que la surface extérieure de la base de l'isolateur et que la surface intérieure de la partie inférieure du corps de masse de la bougie, si bien que ladite électrode de masse vient s'appli- quer étroitement contre la partie inférieure du corps de
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masse de la bougie d'une part, et contre la partie inférieure de l'isolateur d'autre part.
Dans lesdeux cas montrés aux figures 1 et 3, l'extrémité inférieure de la base de l'isolateur est ainsi établie qu'on forme une chambre 16 à l'intérieur de l'inter- valle qui sépare les deux électrodes, chambre dans laquelle lesgaz de combustion sont fortement compressés, et hors de laquelle ils s'échappent au moment de l'allumage, sous forme d'un jet de flamme circulaire, avec beaucoup de puissance,
Dans la forme de réalisation suivant figure 1, l'isolateur est pourvu d'un perçage axial intérieur conique désigné en la, qui est d'un diamètre plus grand que celui de la tige 2, même compte tenu des tolérances. De ce fait, on ne risque pas de provoquer l'éclatement du corps d'iso- lateur par l'effet de la dilatation thermique de la figure 2.
Afin d'empêcher un gauchissement de la tige 2, c'est-à-dire un déportement de celle-ci par rapport à l'axe du perçage, ladite tige est centrée en deux points, savoir une fois à son extrémité supérieure, dans la partie 3, laquelle est elle-même centrée par rapport à l'isolateur au moyen du chape au 10, et d'autre part au mo ye n d'un bourrelet 17 prévu sur la tige 2. Ce bourrelet peut être formé de la même matière que celle qui constitue la tige 2 par décolletage, ou bien peut être constitué par une bague engagée sur celle-ci.
Dans le second cas, cette bague pourra être formée d'une matière mauvaise conductrice de la chaleur.
Le perçage la du corps d'isolateur 1 sert à, empêcher le chauffage de la tige 2 depuis le corps de masse de la bougie 6-6a, ou depuis la base de l'isolateur 1.
La colonne d'air qui occupe le perçage la constitue un
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un excellent isolant thermique, de sorte que ladite tige 2 est dans une très large mesure mise à l'abri du chauffage provoquépar le corps d'isolateur, L'évacuation des calo- riesprovenant de la tige 2 est assurée par la tête 3 et par l'écrou 4, d'autant que la tête 3 peut être pourvue d'ailettes additionnelles de refroidissement, de même également que l'écrou 4. L'isolateur 1 peut lui-même comporter des ailettes de refroidissement 18, formées dans celui-ci, des ouvertures 19 pouvant encore être ménagées dans la partie supérieure du corps de masse de la bougie, de manière à permettre une circulation de l'air.
Comme la figure 2 permet de le voir, on peut interposer entre la partie inférieure du corps de masse de la bougie, et la partie inférieure de la base de l'isolateur, une garniture 20 formée d'une matière mauvaise conductrice de la chaleur, par exemple l'amiante. De ce fait, on s'oppo- se dans une très large mesure à la transmission de la chaleur depuis la partie inférieure du corps de masse de la bougie jusqu'à l'isolateur, si bien que la chaleur pro- venant de la partie inférieure de ce corps est évacuée jusque dans la tête de cylindre pour sa plus grande part, ladite tête étant refroidie par des moyens connus, sans que l'isolateur lui-même ni la tige centrale 2 soient influencés, de sorte que la masse de l'électrode centrale ne doit pas assurer l'évacuation de la chaleur desélec- trodes.
L'isolateur 1 peut également encore être garni à l'intérieur d'une épaisseur d'une matière bonne conductrice de la chaleur, laquelle se composera par exemple d'une couche métallique obtenue par projection, ou d'un tube: introduit dans celui-ci. De ce fait, la chaleur qui
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a été transmise dans le corps de la bougie, à son extrémité inférieure, est rapidement propagée vers le haut et peut être évacuée à l'extérieur.
On peut également réaliser la bougie de telle manière que la couche interne, bonne conductrice de la chaleur, appartenant au corps d'isolateur, ou le tube assurant la même fonction, soit mis en communication conductrice de la chaleur avec l'air extérieur, au moyen de pièces orientées radialement. pour empêcher que la tige 2 soit influencée par la chaleur qui rayonnerait éventuellement d'une telle couche intérieure, la capacité interne de la bougie peut être évacuée de l'air qu'elle contient, par pompage ou autrement, attendu qu'un vide ou une enceinte à atmosphère raréfiée n'assure qu'une très mauvaise transmis- sion de la chaleur.
-La disposition peuencore être telle que la partie inférieure du cône formé à la base de l'isolateur soit protégée au moyen d'une couche intermédiaire d'amiante, ou autre, de la propagation de la chaleur qui provient de la base du corps de masse de la bougie, alors qu'aux points où la température du corps de masse de la bougie est plus basse que celle du corps d'isolateur, on peut réaliser, par interposition d'une enveloppe métallique, une transmission de la chaleur depuis la partie supérieure de la base de l'isolateur jusqu'au corps de masse 6 de la bougie.
Dans ce cas, par conséquent, la partie conique de la base de l'isolateur, au voisinage du filetage 6a ou un peu au-dessus, serait pourvue d'une enveloppe en une matière mauvaise conductrice de la chaleur, alors que la partie de l'isolateur qui se trouve au-dessus serait environnée d'une enveloppe métallique d'une épaisseur correspondante, ou porterait directement sur la paroi de la cavité du corps de masse de la bougie. Dans ce cas, la partie inférieure
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de la base de l'isolateur sera convenablement établie en gradins, afin de réserver à son extrémité inférieure un emplacement suffisant pour l'interposition de la couche in- termédiaire 20 isolante.
Lorsque l'électrode de masse est réalisée comme indiqué à la figure 3, on peut prévoir au-dessous de l'électrode de masse 15, formant une enveloppe conique, une interposition analogue établie en une matière mauvaise conductrice de la chaleur, tout comme dans le cas de la figure 2. Il est également possible aussi de n'isoler seule- ment que la partie inférieure de l'électrode de masse par rapport au corps d'isolateur, en utilisant une matière mauvaise conductrice de la chaleur, la partie supérieure de l'électrode de masse étant par contre laissée non isolée pour permettre l'évacuation de la chaleur hors du corps d'isolateur jusque dans le corps de masse de la bougie,
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"Spark plug."
In the construction of spark plugs, it was heretofore considered that, for spark plugs with a low degree of incandescence, the electrodes should enter the combustion chamber freely, while the electrodes of spark plugs with a high degree of incandescent incandescent should be placed as deep as possible in the mass body of the candle. We know a whole series of spark plugs of this kind, and among these we know some in which a cup electrode is located opposite a ground electrode forming an envelope, possibly with interposition an intermediate electrode.
In this case, either the system
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of the electrodes itself, or in any case the path of the sparks, is masked with respect to the explosion chamber, either by the fact that the electrodes are deported inside the mass body of the spark plug, or by the fact that that the mass body of the spark plug comprises an extension provided with openings, and which surrounds the path of the sparks.
Extensive testing has shown that the current view on the construction of high incandescent spark plugs regarding the arrangement of the electrodes is wrong, and that at least with electrode shapes determined, it is not only possible but also clearly advantageous to transfer the path of the sparks out of the mass body of the spark plug, even with regard to the high degree of incandescence spark plugs. the advantage known per se of ensuring good ignition and therefore easy starting of the internal combustion engine and, at the same time, eliminates the disadvantage which spark plugs of this type also exhibit, namely low resistance to incandescence.
A spark plug thus constructed is therefore independent of the degree of incandescence, despite excellent ignition qualities.
In addition to the arrangement of the spark path which has just been indicated, the invention also relates to a whole series of means which - in part already known in themselves - cooperate both with the spark path produced as above. above than also between them to ensure beneficial effects.
The accompanying drawing shows a number of embodiments of spark plugs made in accordance with the invention.
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In these drawings:
FIG. 1 is a view in longitudinal section passing through a spark plug established according to the invention.
Figure 2 is a similar view, showing a modified embodiment of the insulator base.
Figure 3 shows an external view of an insulator released from the mass body of the spark plug, and bearing
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1'éle o tro de mass.
Figure 4 is an exterior view of the complete spark plug.
FIG. 5 shows a longitudinal section passing through the lower part of the ground body of the spark plug, with another embodiment of an electrode.
The spark plug consists of an insulator 1 having an axial bore in which is placed a rod 2 which, in known manner, is provided with. its upper end of a thread which engages in a head 3; the cable fixing nut 4 is screwed onto a threaded end: SA of this head. The insulator 1 is mounted by means of a nut 5 in the ground body of the spark plug 6, a clamping ring 7 made of copper -possible to be interposed between the insulator and the nut 5. The ground body 6 of the spark plug is screwed into the cylinder head, by means of the threaded part 6a.
The rod 2 carries a central electrode 8 in the form of a cup, a head 9 in the form of a rivet, belonging to the rod 2, applying the electrode 8 against the lower surface of the base of the insulator. Between the lower end of the base of the insulator and the upper surface of the central electrode, one gives rise to. an application pressure, to achieve gas tightness, by tightening the head 3. Below the main part of the head
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screw 3, suitably provided with cooling fins, a cap 10 is provided which surrounds the cylindrical upper part of the insulator body.
Between the upper surface of the insulator body and the circular part of the cap 10, there is suitably interposed an elastic part designated 11, consisting of a coil spring or of elastic washers, a support or sealing washer 12 which may also be provided between this spring or these washers on the one hand, and the upper part of the insulator on the other hand. Thanks to the action of the spring 11 or of the elastic part which acts as it, it is possible to compensate for the differences existing between the expansion coefficients of the insulator and of the rod 2, so that the spark plug remains always gas-tight.
Considering that the central electrode 8 takes a very high temperature in service, and that consequently it expands in the radial direction, to then contract when stationary, it must be ensured that the forces exerted in the radial direction, in the central electrode, are not transmitted to the lower part of the base of the insulator, because otherwise this part might be broken, to avoid this damage, the base of the insulator and the upper surface can be established of the central electrode in such a way that the coefficient of friction between these two surfaces is reduced as far as possible, owing however to the necessary gas tightness, and the thus useful energetic application of the central electrode on the basis of the insulator, this means will not always ensure,
however, the desired result, and it is therefore necessary to provide an inter- position 13 between the lower end of the insulator base.
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and the upper surface of the central electrode. This interposition 15 must be so constituted that it will be able to follow, via its lower surface, the expansion of the central electrode, while the upper face of said interposition 13 does not follow the displacement of its lower face. The internal resistance to deformation possessed by this interposition must also be less than the force which can cause the risk of rupture of the base of the insulator. It is advisable to adopt an asbestos sealing washer.
At the outer edge of the central cup electrode is opposite the ground electrode. This ground electrode may for example be formed by a ring 14 housed at the lower end of the ground body of the spark plug, and the cross section of which may be, for example, circular. This ground electrode can be crimped into a groove in the lower end of the ground body of the spark plug. The ground electrode can also, as indicated in Figure 5, consist of a ring designated 14a, of triangular or trapezoidal section, this electrode ring can be crimped in a corresponding groove of the foot of the spark plug mass body 6b.
The ground electrode may further consist of a metal casing 15, as has been shown in FIG. 3. This casing is conical in shape, and its lower edge faces the upper edge of the body. central electrode 8 in the form of a cup. The ground electrode 15 then has the same taper as the outer surface of the base of the insulator and the inner surface of the lower part of the ground body of the spark plug, so that said ground electrode is applied. - quer tightly against the lower part of the body of
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mass of the spark plug on the one hand, and against the lower part of the insulator on the other hand.
In the two cases shown in Figures 1 and 3, the lower end of the base of the insulator is thus established that a chamber 16 is formed within the gap which separates the two electrodes, in which chamber the combustion gases are strongly compressed, and out of which they escape at the moment of ignition, in the form of a circular jet of flame, with a lot of power,
In the embodiment according to FIG. 1, the insulator is provided with a conical internal axial bore designated at la, which is of a larger diameter than that of the rod 2, even taking into account the tolerances. There is therefore no risk of causing the insulator body to burst by the effect of the thermal expansion of FIG. 2.
In order to prevent a warping of the rod 2, that is to say an offset of the latter relative to the axis of the bore, said rod is centered at two points, namely once at its upper end, in part 3, which is itself centered relative to the insulator by means of the yoke at 10, and on the other hand by means of a bead 17 provided on the rod 2. This bead can be formed from the same material as that which constitutes the rod 2 by turning, or else may be constituted by a ring engaged thereon.
In the second case, this ring may be formed from a material which is a poor conductor of heat.
The hole 1a of the insulator body 1 serves to prevent heating of the rod 2 from the ground body of the spark plug 6-6a, or from the base of the insulator 1.
The air column which occupies the hole constitutes a
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an excellent thermal insulator, so that said rod 2 is to a very large extent shielded from heating caused by the insulator body, The heat dissipation from rod 2 is ensured by head 3 and by the nut 4, especially as the head 3 can be provided with additional cooling fins, as well as the nut 4. The insulator 1 may itself include cooling fins 18, formed therein. Ci, openings 19 can also be formed in the upper part of the mass body of the spark plug, so as to allow air circulation.
As FIG. 2 shows, it is possible to interpose between the lower part of the mass body of the spark plug, and the lower part of the base of the insulator, a gasket 20 formed of a material which is poor conductor of heat, for example asbestos. As a result, the transmission of heat from the lower part of the spark plug body to the insulator is to a very large extent prevented, so that the heat from the part lower part of this body is discharged into the cylinder head for the most part, said head being cooled by known means, without the insulator itself nor the central rod 2 being influenced, so that the mass of the The central electrode must not ensure the heat dissipation of the electrodes.
The insulator 1 can also still be lined inside with a thickness of a material which is a good conductor of heat, which will consist for example of a metallic layer obtained by projection, or of a tube: introduced into that -this. Therefore, the heat which
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has been transmitted into the body of the candle, at its lower end, is rapidly propagated upwards and can be exhausted to the outside.
The spark plug can also be made in such a way that the internal layer, which is a good conductor of heat, belonging to the insulator body, or the tube performing the same function, is placed in heat-conducting communication with the outside air, at the means of radially oriented parts. to prevent the rod 2 from being influenced by the heat which would eventually radiate from such an inner layer, the internal capacitance of the spark plug can be evacuated from the air it contains, by pumping or otherwise, while a vacuum or an enclosure with a rarefied atmosphere only ensures very poor heat transmission.
-The arrangement can still be such that the lower part of the cone formed at the base of the insulator is protected by means of an intermediate layer of asbestos, or the like, from the propagation of the heat which comes from the base of the body. mass of the spark plug, while at the points where the temperature of the body of the mass of the spark plug is lower than that of the insulator body, it is possible to achieve, by interposing a metal casing, a transmission of heat from the upper part of the base of the insulator to the mass body 6 of the spark plug.
In this case, therefore, the conical part of the base of the insulator, in the vicinity of the thread 6a or a little above, would be provided with a casing of a material which is poor conductor of heat, while the part of the insulator which is located above would be surrounded by a metal casing of a corresponding thickness, or would bear directly on the wall of the cavity of the mass body of the spark plug. In this case, the lower part
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of the base of the insulator will be suitably established in steps, in order to reserve at its lower end a sufficient location for the interposition of the intermediate insulating layer.
When the ground electrode is made as shown in Figure 3, there can be provided below the ground electrode 15, forming a conical envelope, a similar interposition established in a poor conductive material of heat, just as in the case of figure 2. It is also possible also to insulate only the lower part of the ground electrode with respect to the insulator body, using a material which is poor conductor of heat, the upper part the ground electrode being on the other hand left uninsulated to allow heat to be evacuated from the insulator body into the ground body of the spark plug,