FR2995460A1 - "bougie d'allumage de type a etincelle radiofrequence a amorce de rupture integree" - Google Patents

Abstract

L'invention propose une bougie (10) d'allumage de type à étincelle radiofréquence multi-filamentaire pour un moteur thermique à allumage commandé, comprenant un corps (12) cylindrique tubulaire (12) dont au moins une partie reçoit coaxialement de l'extérieur vers l'intérieur au moins un isolant (14) gazeux sous pression élevée occupant un volume sensiblement tubulaire et au moins un bobinage (16) cylindrique en fil émaillé qui est apte à être parcouru par un courant d'intensité élevée et dont une extrémité est lié électriquement à une électrode (18) de la bougie, ladite bougie (10) étant apte à être serrée dans une culasse (11) de moteur thermique, caractérisée en ce qu'au moins une partie du corps (12) cylindrique tubulaire comporte une amorce de rupture qui est apte à se rompre dès lors que le corps (12) sous pression est soumis à un couple dit "de rupture" et qui est agencée dans une zone (28) déterminée du corps (12) ne présentant pas de risques pour un opérateur.

Description

"Bougie d'allumage de type à étincelle radiofréquence à amorce de rupture intégrée" L'invention concerne une bougie d'allumage de type à étincelle radiofréquence multi-filamentaire.

L'invention concerne plus particulièrement une bougie d'allumage de type à étincelle radiofréquence multi-filamentaire pour un moteur thermique à allumage commandé, comprenant un corps cylindrique tubulaire dont au moins une partie reçoit coaxialement de l'extérieur vers l'intérieur au moins un isolant occupant un volume sensiblement tubulaire et au moins un bobinage cylindrique en fil émaillé qui est apte à être parcouru par un courant d'intensité élevée et dont une extrémité est liée électriquement à une électrode de la bougie, ledit isolant étant constitué d'un gaz isolant soumis à une pression élevée qui occupe ledit volume tubulaire dans le corps cylindrique, et ladite bougie étant apte à être serrée dans une culasse de moteur thermique selon un couple de préférence inférieur à un couple dit "maximal autorisé", Les bougies de ce type sont connues de l'état de la 20 technique. De telles bougies permettent de manière connue de mieux contrôler l'allumage du mélange inflammable dans un moteur à combustion interne, en produisant une étincelle électrique d'une taille importante. En effet, plus la taille de l'étincelle est grande, 25 plus la probabilité de rencontre entre l'arc électrique et le nuage de carburant vaporisé dans la chambre de combustion est élevée et plus l'inflammation est efficace. Dans ce type de bougies, un courant élevé de l'ordre de 20 ampères traverse une bobine en fil de cuivre reliée à l'électrode 30 centrale. La qualité de l'isolation de la bobine est donc primordiale pour assurer un bon fonctionnement de ladite bougie.

A l'heure actuelle, seuls des isolants gazeux présentent les caractéristiques d'isolation requises. Dans une bougie du type décrit précédemment, le corps tubulaire présente une épaisseur élevée et il est fermé d'une part à son extrémité inférieure par un culot et d'autre part à son extrémité supérieure par un connecteur auxquels il est fixé. Le corps tubulaire peut être fixé à ces éléments par sertissage, sertissage électromagnétique, ou tout autre procédé permettant de réaliser un assemblage non démontable.

Le gaz est reçu directement entre le tube et la bobine sous une pression élevée de l'ordre de 15 à 35 bars. Or, il existe un risque non négligeable de blessures lors du serrage ou du desserrage d'une telle bougie. En effet, si le couple appliqué à la bougie est supérieur au couple maximal autorisé, il peut se produire une déchirure non contrôlée du corps tubulaire de la bougie, voire une rupture complète de celui-ci, qui peut alors être partiellement ou totalement projeté sur l'opérateur réalisant le serrage/desserrage du fait de la pression élevée de gaz régnant dans le corps tubulaire.

L'invention remédie à cet inconvénient en proposant une bougie dont le corps comporte une zone d'amorce de rupture localisée à un emplacement déterminé du corps pour lequel une rupture du corps ne présente pas de danger pour un opérateur. Dans ce but, l'invention propose une bougie d'allumage du 25 type décrit précédemment, caractérisée en ce qu'au moins une partie de corps cylindrique tubulaire comporte une amorce de rupture qui est apte à se rompre dès lors que le corps est soumis à un couple supérieur à un couple déterminé dit "de rupture" supérieur au couple maximal autorisé, et qui est agencée dans 30 une zone déterminée du corps selon laquelle la rupture du corps sous pression ne présente pas de risques pour un opérateur en charge du serrage. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - le corps comporte au moins un premier tronçon tubulaire qui est vissé dans un puits formé dans la culasse et au moins un tronçon tubulaire qui surplombe le premier tronçon tubulaire et qui comporte la zone déterminée ; - le volume tubulaire occupe toute la hauteur du corps, et en ce que la bougie comporte un second tronçon tubulaire qui surplombe le premier tronçon tubulaire et qui comporte la zone déterminée ; - la zone occupe une partie supérieure du second tronçon tubulaire ; - la zone est agencée transversalement à sensiblement 5 millimètres de l'extrémité libre du second tronçon tubulaire ; - le volume tubulaire occupe seulement une partie de la hauteur du corps, et la bougie comporte un deuxième tronçon tubulaire sous pression qui surplombe le premier tronçon tubulaire et un troisième tronçon, qui est isolé des premier et deuxième tronçons tubulaires, qui est dépourvu de gaz, et qui comporte la zone déterminée ; - la zone est constituée d'une réduction l'épaisseur du corps qui est formée dans l'épaisseur dudit corps tubulaire et qui s'étend dans un plan transversal à l'axe dudit corps suivant un angle d'au plus 270 degrés ; - la réduction est une encoche interne formée dans l'alésage du corps cylindrique ; - la réduction est une encoche externe formée dans la périphérie du corps cylindrique, notamment un méplat ; - le couple déterminé dit "de rupture" est supérieur de 10 % au couple maximal autorisé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'une bougie selon l'état de la technique, - les figures 2A et 2B sont des vues en coupe longitudinale et transversale du corps tubulaire de la bougie de la figure 1 ; - les figures 3A et 3B sont des vues en coupes longitudinale et transversale du corps tubulaire d'une bougie selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - les figures 4A et 4B sont des vues en coupes longitudinale et transversale du corps tubulaire d'une bougie selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 5 est une vue en coupe du corps tubulaire d'une bougie selon un troisième mode de réalisation de l'invention. Sur les figures, des chiffres de référence identiques désignent des éléments identiques ou ayant des fonctions similaires. On a représenté à la figure 1 l'ensemble d'une bougie 10 d'allumage pour un moteur thermique à allumage commandé, du type à étincelle radiofréquence multi-filamentaire, qui est reçue dans un puits 25 d'une culasse 11 dudit moteur thermique.

De manière connue, une telle bougie 10 comprend un corps cylindrique tubulaire 12 dont au moins une partie reçoit coaxialement de l'extérieur vers l'intérieur au moins un isolant 14 occupant un volume sensiblement tubulaire et au moins un bobinage 16 cylindrique en fil émaillé, coaxial à l'isolant 14, qui est relié électriquement à une électrode 18 de la bougie. La bougie 10 qui a été représentée à la figure 1 comporte notamment un isolant 14 occupant un volume correspondant à toute la longueur du corps 12, mais cette disposition n'est pas limitative de l'invention.

Par ailleurs, la bougie 10 qui a été représentée à la figure 1 comporte un élément 20 cylindrique de support du bobinage 16, aussi connu sous le nom de "mandrin", mais dont la présence n'est pas non plus limitative de l'invention.

Le bobinage 16 est apte à être parcouru par un courant d'intensité élevée de l'ordre de 20 ampères pour qu'un arc électrique de haute intensité et de grandes dimensions se forme entre l'électrode 18 de la bougie et le corps 12 de la bougie, permettant ainsi d'enflammer un mélange carburé (non représenté) présent dans la chambre de combustion du moteur associé. Une telle bougie nécessite donc une isolation particulièrement élevée entre la bobine 16 et le corps tubulaire 12 de la bougie. A l'heure actuelle, seuls des isolants gazeux sous haute pression, de l'ordre de 15 à 35 bars, présentent les caractéristiques d'isolation requise pour assurer le fonctionnement d'une telle bougie.

Un problème se pose lorsqu'une telle bougie est soumise, par exemple lors de son montage ou de démontage, à un couple supérieur au couple maximal autorisé pouvant être supporté par le corps tubulaire 12. En effet, le corps 12 d'une telle bougie est fermé à son extrémité inférieure par un culot 24 et à son extrémité supérieure par un connecteur 26 auxquels il est par ailleurs fixé. Le corps tubulaire 12 peut être fixé à ce culot 24 et à ce connecteur 26 par plusieurs moyens de fixation tels que sertissage, sertissage électromagnétique, soudure, ou tout autre procédé permettant de réaliser un assemblage non démontable. De ce fait, les zones de rupture d'une telle bougie 10 conventionnelle sont parfaitement aléatoires et généralement localisées dans une partie intermédiaire du corps tubulaire 12. Or, le tube 22 étant soumis à un gaz à haute pression, il existe donc un risque qu'en cas de rupture, le gaz sous haute pression projette tout ou partie du corps 12 de la bougie sur le visage de l'opérateur en charge du montage, pouvant ainsi causer de graves lésions.

L'invention remédie à cet inconvénient en proposant une zone d'amorce de rupture localisée à un emplacement déterminé du corps 12 permettant une rupture maîtrisée du corps 12 ne présentant pas de danger pour un opérateur.

Dans ce but, l'invention propose une bougie 10 du type décrit précédemment caractérisé en ce qu'au moins une partie du corps cylindrique tubulaire 12 comporte une amorce de rupture 28 qui est apte à se rompre dès lors que le corps 12 est soumis à un couple supérieur à un couple déterminé dit de rupture, supérieur au couple maximal autorisé, ladite amorce 28 de rupture étant agencée dans une zone déterminée du corps tubulaire 12 selon laquelle la rupture du corps 12 sous pression ne présente pas de risque pour un opérateur en charge du serrage. Les figures 2A et 2B illustrent un corps 12 cylindrique 15 tubulaire conventionnel d'une bougie du type à étincelle radiofréquence multi-filamentaire réalisée conformément à un état antérieur de la technique. Comme on peut le voir, le corps tubulaire 12 ne comporte aucune amorce de rupture et sa déchirure en cas de soumission à 20 un couple de serrage ou de desserrage supérieur au couple maximal autorisé n'est pas contrôlée. Au contraire, les différents modes de réalisation de bougies selon l'invention qui ont été représentées aux figures 3A à 5 comportent une amorce de rupture 28 qui permet de localiser 25 la déchirure du corps tubulaire 12 dans ladite zone lorsque le corps 12 est soumis à un couple excessif. Dans tous les modes de réalisation de l'invention, le corps 12 comporte au moins un premier tronçon tubulaire 30 qui est apte à être serré dans le puits 25 de la culasse 11 précédemment 30 représenté à la figure 1, et au moins un tronçon tubulaire 32 qui surplombe le tronçon tubulaire et qui comporte la zone 28 déterminée.

Selon des premier et deuxième modes de réalisation qui ont été représentés aux figures 3A, 3B, 4A et 4B, le volume tubulaire occupé par le gaz occupe toute la hauteur du corps 12 et la bougie 10 comporte donc un unique second tronçon tubulaire 32 qui surplombe le premier tronçon tubulaire 30 et qui comporte la zone 28 déterminée. De préférence, la zone 28 occupe une partie supérieure du second tronçon tubulaire 32, de manière à limiter la quantité de matériau de la bougie 10 susceptible d'être éjectée en cas de rupture de la zone 28. De préférence, la zone est agencée selon un plan transversal à l'axe de la bougie 10 sensiblement à 5mm de l'extrémité libre 34 du second tronçon tubulaire. Selon un troisième mode de réalisation de l'invention qui a été représenté à la figure 5, le volume tubulaire occupé par le gaz isolant occupe seulement une partie de la hauteur du corps 12 et la zone 28 d'amorce de rupture est agencée hors du volume tubulaire, pour servir de témoin en cas de serrage excessif. Ainsi, dans cette configuration, la bougie comporte, outre un premier tronçon tubulaire 30 reçu dans la culasse, un deuxième tronçon tubulaire 36 sous pression qui surplombe le premier tronçon tubulaire et un troisième tronçon 32 qui est isolé des premier et deuxième tronçons tubulaires 30, 36, qui est dépourvu de gaz, et qui comporte la zone déterminée 28.

Par exemple, le troisième tronçon tubulaire 32 peut être réalisé par l'intermédiaire d'une cloison transversale 40 qui peut être réalisée de toute manière connue de l'état de la technique du moment qu'elle est étanche. On remarquera également que dans ce cas la zone de rupture n'a d'autre objet que de fournir une indication du dépassement du couple maximal autorisé, la rupture de l'amorce 28 ne risquant pas de provoquer une quelconque projection de matériau vers l'opérateur puisque le tronçon 32 n'est pas soumis à un gaz sous pression, et la bougie 10 pouvant par ailleurs être parfaitement opérationnelle puisque les tronçons 30 et 36, même en cas de rupture de l'amorce 28 du tronçon 32, demeurent remplis de gaz sous pression.

Quelque soit le mode de réalisation envisagé, l'amorce de rupture de la zone 28 est constituée de préférence d'une réduction 38, 40 de l'épaisseur du corps 12 qui est formée dans l'épaisseur du corps 12 tubulaire et qui s'étend dans un plan P transversal à l'axe du corps suivant un angle d'au plus 270°.

Il sera compris que cette réduction d'épaisseur du corps peut s'étendre suivant un secteur angulaire de taille plus réduite, dans la mesure où un départ de rupture dans la zone de rupture déterminée peut par la suite rapidement provoquer une déchirure qui s'étend sensiblement dans le même plan transversal suivant un angle supérieur. Comme l'illustre le premier mode de réalisation des figures 3A et 3B, la réduction formée dans la zone 28 peut être une encoche interne 38 formée dans l'alésage du corps cylindrique 12. Tout mode de réalisation peut convenir à la réalisation d'une telle encoche, notamment une opération de fraisage, ou d'enlèvement de matière. En variante, comme l'illustrent les figures 4A, 4B et 5, la réduction peut être aussi une encoche externe 40 formée dans la périphérie du corps cylindrique.

Selon la taille du secteur angulaire occupé par encoche, celle-ci pourra être constitué d'une portion de gorge annulaire, ou comme il a été représenté à la figure 4B, d'un méplat. Enfin, on remarquera que, de préférence, la réduction opérée dans la zone 28 de rupture sera calculée par un calcul de résistance des matériaux de manière à ce que le couple déterminé de rupture du corps 12 de la bougie soit supérieur d'environ 10% au couple maximal autorisé.

L'invention permet donc avantageusement de garantir la sécurité des opérations de montage ou démontage d'une bougie 10 de type radiofréquence à étincelle multi-filamentaire.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Bougie (10) d'allumage de type à étincelle radiofréquence multi-filamentaire pour un moteur thermique à allumage commandé, comprenant un corps (12) cylindrique tubulaire (12) dont au moins une partie reçoit coaxialement de l'extérieur vers l'intérieur au moins un isolant (14) occupant un volume sensiblement tubulaire et au moins un bobinage (16) cylindrique en fil émaillé qui est apte à être parcouru par un courant d'intensité élevée et dont une extrémité est lié électriquement à une électrode (18) de la bougie, ledit isolant (14) étant constitué d'un gaz isolant soumis à une pression élevée qui occupe ledit volume tubulaire dans le corps (12) cylindrique, ladite bougie (10) étant apte à être serrée dans une culasse (11) de moteur thermique selon un couple de préférence inférieur à un couple dit "maximal autorisé", caractérisée en ce qu'au moins une partie du corps (12) cylindrique tubulaire comporte une amorce de rupture qui est apte à se rompre dès lors que le corps (12) est soumis à un couple supérieur à un couple déterminé dit "de rupture" supérieur au couple maximal autorisé, et qui est agencée dans une zone (28) déterminée du corps (12) selon laquelle la rupture du corps (12) sous pression ne présente pas de risques pour un opérateur en charge du serrage.
2. 2. Bougie (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps (12) comporte au moins un premier tronçon (30) tubulaire qui est vissé dans un puits (25) formé dans la culasse (11) et au moins un tronçon tubulaire (32) qui surplombe le premier tronçon tubulaire et qui comporte la zone (28) déterminée.
3. 3. Bougie (10) selon la revendication 2, caractérisée en ce que le volume tubulaire occupe toute la hauteur du corps (12), et en ce que la bougie (10) comporte un second tronçon tubulaire(32) qui surplombe le premier tronçon tubulaire (30) et qui comporte la zone (28) déterminée.
4. 4. Bougie (10) selon la revendication 3, caractérisée en que la zone (28) occupe une partie supérieure du second tronçon (32) tubulaire.
5. 5. Bougie (10) selon la revendication 4, caractérisée en ce que la zone (28) est agencée transversalement à sensiblement 5 millimètres de l'extrémité libre (34) du second tronçon tubulaire (32).
6. 6. Bougie (10) selon la revendication 2, caractérisée en ce que le volume tubulaire occupe seulement une partie de la hauteur du corps (12), et en ce que la bougie comporte un deuxième tronçon tubulaire (36) sous pression qui surplombe le premier tronçon tubulaire (30) et un troisième tronçon (32), qui est isolé des premier et deuxième tronçons tubulaires (30, 36), qui est dépourvu de gaz, et qui comporte la zone (28) déterminée.
7. 7. Bougie (10) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'amorce de la zone (28) est constituée d'une réduction (38, 40) de l'épaisseur du corps (12) qui est formée dans l'épaisseur dudit corps tubulaire et qui s'étend dans un plan (P) transversal à l'axe dudit corps (12) suivant un angle d'au plus 270 degrés.
8. 8. Bougie (10) selon la revendication 7, caractérisée en ce que la réduction est une encoche interne (38) formée dans l'alésage du corps cylindrique (12).
9. 9. Bougie (10) selon la revendication 8, caractérisée en ce que la réduction est une encoche externe (40) formée dans la périphérie du corps cylindrique (12), notamment un méplat.
10. 10. Bougie (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le couple déterminé dit "de rupture" est supérieur de 10 % au couple maximal autorisé.