BOUGIE D'ALLUMAGE POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE

Description

[0001] La présente invention se rapporte à une bougie d'allumage pour moteur à combustion interne et plus précisément pour l'allumage commandé de ce type de moteur. L'invention se rapporte plus particulièrement à une bougie d'allumage qui comporte un bobinage inductif couplé à une électrode de bougie.

[0002] Des bougies d'allumage de type radiofréquence permettent de développer, à partir d'une électrode excitée par une haute tension alternative radiofréquence, une décharge multi-filamentaire accélérant considérablement le début de la combustion. On pourra se référer au document FR 2 859 830, lequel décrit une telle bougie d'allumage. En référence à la figure 1 (qui correspond à la figure 18 du document FR 2 859 830), de telles bougies d'allumage radiofréquences 110 connues comprennent un bobinage inductif 112 et une électrode centrale haute tension 106 couplée à ce bobinage inductif 112. L'électrode centrale haute tension 106 est ajustée dans le prolongement du bobinage 112. La bougie 110 comprend également un culot métallique 103 de forme cylindrique qui est destiné à être vissé dans un orifice débouchant à l'intérieur de la chambre de combustion du cylindre d'un moteur et qui constitue une électrode de masse au centre de laquelle s'étend coaxialement l'électrode centrale haute tension 106. Pour ce faire, le culot métallique 103 est connecté électriquement à la masse. En outre, l'électrode centrale haute tension 106 est isolée de l'électrode de masse 103 au moyen d'un isolateur 100, comme par exemple un manchon en céramique. On se retrouve ainsi en présence d'un résonateur série, composé du bobinage inductif 112 et d'un condensateur connectés en série, le condensateur étant composé d'au moins l'électrode centrale 106, la céramique 100 et l'électrode de masse 103. Par ailleurs, la bougie 110 comporte un blindage cylindrique 132 qui vient coiffer le bobinage inductif 112. Le blindage peut faire partie du corps 135 de la bougie 110, de préférence en matériau métallique, ou il peut être distinct en se rapportant sur la surface intérieure du corps 135.

[0003] Outre le fait que le bobinage inductif 112 est réalisé autour d'un mandrin isolant 134, il est lui-même entouré d'un manchon d'isolation 133, qui peut être de nature solide, liquide ou gazeuse. Le mandrin isolant 134 est un cylindre de révolution autour duquel est enroulé hélicoïdalement un fil conducteur 112 en formant des spires de manière à obtenir un solénoïde. À l'une de ses extrémités le fil conducteur 112 est relié à l'électrode centrale haute tension 106 tandis qu'à l'opposé, le fil conducteur 112 est relié à une borne de connexion 131 permettant l'alimentation en énergie électrique.

[0004] La mise en oeuvre d'un seul fil conducteur 112 pour former un solénoïde monocouche induit une élévation de tension le long du bobinage inductif. Cette élévation de tension, qui a lieu spire par spire, induit un champ électrique très important sur au moins la dernière spire qui est connectée à l'électrode centrale haute tension 106. Cette dernière spire est également appelée spire terminale. Le champ électrique au niveau de la dernière spire tend à dépasser le champ électrique critique de l'ordre de 15 à 20 kV/mm de certains matériaux isolants, ce qui peut générer des étincelles au niveau de cette spire terminale. Ces étincelles sont susceptibles de provoquer la dégradation anticipée notamment de l'isolant de la bougie d'allumage. En référence à la figure 2, ce phénomène se localise principalement sur la dernière spire du bobinage 112. La dernière spire, ou spire terminale, porte la référence 112a. Sur la figure 2, le champ électrique est représenté par des lignes de champ 150 qui s'étendent entre le blindage 132 et chaque spire du bobinage 112. Sur cette figure, au moins la spire terminale 112a voit le champ électrique amplifié par la concentration des lignes de champ électrique 150 qui convergent vers elle.

[0005] Aussi, un problème qui se pose et que vise à résoudre la présente invention, est de fournir une bougie d'allumage plus fiable et dont la durée de vie est augmentée.

[0006] Dans ce but, la présente invention propose une bougie d'allumage comprenant un bobinage inductif et une électrode centrale couplée au bobinage inductif, ledit bobinage inductif présentant dans l'ordre, depuis une borne de connexion électrique de la bougie, une première portion d'extrémité, une portion centrale, et une deuxième portion d'extrémité, ladite électrode centrale s'étendant dans le prolongement de la deuxième portion d'extrémité et à l'opposé de ladite portion centrale, ledit bobinage inductif présentant un fil conducteur enroulé hélicoïdalement en formant une succession de spires coaxiales, la deuxième portion d'extrémité présentant une spire terminale située à l'opposé de la portion centrale et reliée à l'électrode centrale, ledit bobinage inductif étant apte à produire un champ électrique induit dans ladite la deuxième portion d'extrémité. Selon l'invention, la deuxième portion d'extrémité comprend une pluralité de spires coaxiales d'extrémité qui s'étendent axialement entre ladite spire terminale et une spire amont située vers la portion centrale; et que ladite spire terminale présente un diamètre inférieur au diamètre de la spire amont, tandis que les spires de la pluralité de spires coaxiales d'extrémité présentent un rayon de courbure qui diminue progressivement entre la spire amont et la spire terminale, de manière à pouvoir réduire l'intensité du champ électrique induit dans la deuxième portion d'extrémité au voisinage de la spire terminale.

[0007] Ainsi, une caractéristique de l'invention réside dans la mise en oeuvre d'un bobinage inductif d'une forme particulière dont la deuxième portion d'extrémité présente des spires de fil conducteur pour lesquelles le diamètre se réduit progressivement depuis la portion centrale où les spires sont d'un même diamètre, jusqu'à la spire terminale. On notera que les spires successives formées d'un seul fil conducteur enroulé, ne se rejoignent pas mais se superposent axialement, et que par conséquent la notion de diamètre d'une spire doit s'entendre comme étant le diamètre du cercle moyen défini par ladite spire, et notamment dans la deuxième portion d'extrémité où le rayon de courbure des spires diminue de manière sensiblement continue.

[0008] S'agissant de la portion centrale du bobinage inductif, les spires définissent une hélice circulaire formée autour d'un axe A, et leur diamètre peut être défini comme étant le diamètre du cercle de leur projection sur un plan perpendiculaire à cet axe.

[0009] Grâce à la réduction progressive du diamètre des spires de la deuxième portion d'extrémité vers l'électrode centrale haute tension, le champ électrique se répartit sur l'ensemble de ces spires tout en évitant la concentration des lignes de champ électrique sur les dernières spires en direction de l'électrode centrale haute tension, et au moins sur la spire terminale. Ainsi, cette spire terminale n'est plus l'objet d'un champ particulièrement intense comme c'est le cas dans un bobinage inductif purement cylindrique connu de l'art antérieur.

[0010] Grâce à l'invention, on obtient une répartition plus homogène des lignes de champ électrique sur l'ensemble des spires du bobinage, conformément à la représentation schématique de la figure 4.

[0011] Le potentiel électrique (exprimé en volts) croit depuis la première spire de la première portion d'extrémité, d'où elle est alimentée, jusqu'à la spire amont. Il croît notamment grâce au phénomène de résonnance utilisé dans ce type de bougie dites radiofréquence. Ce potentiel augmente sensiblement linéairement depuis la première spire vers la spire amont. Et le champ électrique associé (exprimé en volts par mm) à la surface des spires lui est sensiblement proportionnel, car la distance, prise entre les spires et la première surface interne conductrice reliée à la masse, est constante ; ce qui implique que le rapport des diamètres reste constant. Cette surface interne correspond au corps de la bougie ou bien à un blindage constitué d'une enveloppe cylindrique d'un matériau à très haute conductivité électrique

[0012] Puis le champ électrique évolue différemment depuis la spire amont jusqu'à la spire terminale. Le potentiel électrique (exprimé en volts) continue de croître entre la spire amont et la spire terminale, tandis que l'intensité du champ électrique maximal diminue au niveau des dernières spires et par conséquent de la spire terminale. Le champ électrique n'est ainsi plus apte à générer des étincelles au moins au niveau de la spire terminale; et de la sorte, les matériaux isolants mis en oeuvre tels que, les huiles de silicone ou bien les gels de silicone, remplissent pleinement leur rôle d'isolant sans être dégradés. Par conséquent, la durée de vie de la bougie d'allumage est augmentée, sans avoir à introduire de nouvelles pièces supplémentaires, notamment entre la spire terminale et l'électrode haute tension.

[0013] Cependant, le fait de diminuer progressivement le diamètre des spires d'un bobinage inductif engendre une perturbation du champ magnétique. Et la perturbation du champ magnétique engendre à son tour une diminution du coefficient de surtension global du bobinage inductif, ce qui n'est pas souhaitable. Aussi, un compromis acceptable est trouvé entre la réduction des contraintes électriques procurées par la nouvelle forme de la deuxième portion d'extrémité, et la réduction des pertes électromagnétiques.

[0014] Selon un mode de mise en oeuvre de l'invention particulièrement avantageux, les spires de la pluralité de spires coaxiales d'extrémité forment une spirale conique, de manière à atténuer plus encore l'intensité du champ électrique au niveau de la spire terminale.

[0015] Par ailleurs, le fil conducteur peut être fait, selon une variante de réalisation avantageuse, d'un fil de cuivre uniformément recouvert d'une pellicule isolante. Et ce fil conducteur est par exemple enroulé en formant des spires jointives.

[0016] Dans un autre exemple, les spires de la pluralité de spires coaxiales d'extrémité peuvent être espacées les unes des autres. L'espacement étant un espacement supérieur à celui engendré par une pellicule isolante recouvrant le fil électriquement conducteur. De la sorte, on obtient non pas une influence sur le champ électrique qui demeure atténué, mais une meilleure répartition du champ magnétique dans la zone située entre la spire amont et la spire terminale et ce, grâce aux espaces entre les spires. Bien évidemment, on bénéficie toujours dans cette configuration, de l'atténuation du champ électrique.

[0017] Selon un aspect complémentaire de l'invention, la bougie d'allumage comprend en outre une pièce de liaison conductrice interposée entre la spire terminale et l'électrode centrale haute tension. Le fil conducteur de la spire terminale est alors connecté électriquement à la pièce de liaison dans laquelle est engagée au moins partiellement l'électrode centrale haute tension. Le fil conducteur de la spire terminale est de préférence soudé à la pièce de liaison. La pièce de liaison a un effet de « garde électrique » sur la pire terminale et surtout sur la soudure du fil sur la pièce de liaison. La pièce de liaison constitue un écran qui atténue l'intensité du champ électrique. En effet, en référence aux figures 8 à 10, on peut constater une divergence des lignes de champ électrique entre ladite spire terminale et la pièce de liaison, ce qui signifie que le champ électrique est particulièrement faible dans cette zone. Le défaut géométrique dû à la soudure (comme pour tout moyen équivalent de liaison), qui naturellement engendre une concentration du champ électrique, n'a ainsi plus tendance à provoquer la formation d'une étincelle non désirée.

[0018] La pièce de liaison est avantageusement de symétrie cylindrique de révolution, et elle est ajustée coaxialement à ladite pluralité de spires coaxiales d'extrémité. De la sorte, la spire terminale vient s'appuyer uniformément sur la pièce de liaison. La pièce de liaison est avantageusement réalisée dans un alliage à haute conductivité électrique à base de cuivre et/ou d'argent et/ou d'aluminium.

[0019] De plus, la bougie d'allumage comprend préférentiellement un blindage cylindrique de révolution apte à recevoir coaxialement ledit bobinage inductif, et la pièce de liaison conductrice peut présenter un diamètre compris entre 0,2 et 0,45 fois le diamètre dudit blindage cylindrique, et de préférence 0,368 (1/e, e étant la base des logarithmes népériens).

[0020] Ce rapport de diamètres de 0,368 étant le rapport qui minimise le champ électrique à la surface de la pièce de liaison.

[0021] La bougie d'allumage comprend en outre un mandrin de bobinage présentant une partie cylindrique de révolution et une extrémité tronconique coaxiale, et ledit fil conducteur est enroulé hélicoïdalement autour de ladite partie tronconique pour former la deuxième portion d'extrémité du bobinage inductif. Le mandrin de bobinage constitue un support permettant d'enrouler le fil conducteur. La partie cylindrique de révolution permet de former la première portion d'extrémité et la portion centrale du bobinage inductif, tandis que l'extrémité tronconique coaxiale permet de former la deuxième portion d'extrémité, précisément de forme tronconique.

[0022] En outre, et de manière préférentielle, ladite extrémité tronconique présente une génératrice formant un angle compris entre 5° et 80° avec l'axe de ladite extrémité tronconique. Selon une première variante de réalisation dans laquelle les spires coaxiales d'extrémité sont jointives, la génératrice et l'axe de l'extrémité tronconique forme avantageusement un angle compris entre 5° et 45°, de préférence autour de 15° : il s'agit d'un compromis entre la baisse la plus faible possible du champ magnétique qui participe à l'augmentation du potentiel électrique, et la baisse la plus grande possible du champ électrique associé. Lorsque les spires sont espacées les unes des autres, cet angle est préférentiellement compris entre 10° et 80°, de préférence autour de 45°. Dans ce mode de réalisation, on privilégie un peu plus la préservation du champ magnétique par rapport à la baisse du champ électrique. L'avantage résidant également dans la baisse de longueur de la portion tronconique, du fait de l'angle de cône plus important. De plus, notamment lorsque les spires sont espacées les unes des autres, ladite extrémité tronconique du mandrin de bobinage présente avantageusement une rainure hélicoïdale pour recevoir le fil conducteur. De la sorte, le fil conducteur est maintenu en position fixe et forme des spires éloignées les unes des autres d'une distance prédéterminée.

[0023] Mais d'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après de modes de réalisation particuliers de l'invention, donnés à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :

• la Figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'une bougie d'allumage selon l'art antérieur;
• la Figure 2 est une représentation schématique du champ électrique s'appliquant entre la deuxième portion d'extrémité du bobinage inductif et le blindage de la bougie représentée sur la Figure 1 ;
• la Figure 3 est une vue schématique en coupe axiale d'une bougie d'allumage conforme à l'invention;
• la Figure 4 est une représentation schématique du champ électrique s'appliquant entre la deuxième portion d'extrémité du bobinage inductif et le blindage de la bougie représentée sur la Figure 3 ;
• la Figure 5 est une vue schématique de détail de la bougie représentée sur la Figure 3, selon un premier mode de mise en oeuvre du bobinage;
• la Figure 6 est une vue schématique de détail de la bougie représentée sur la Figure 3, selon un deuxième mode de mise en oeuvre du bobinage;
• la Figure 7 est une vue schématique de détail de la bougie représentée sur la Figure 3, selon un troisième mode de mise en oeuvre du bobinage;
• la Figure 8 est une représentation schématique du champ électrique s'appliquant entre les dernières spires du bobinage inductif, la pièce de liaison, et le blindage de la bougie représentée sur la Figure 3 ;
• la Figure 9 est similaire à la figure 8 pour une variante de réalisation de la pièce de liaison; et,
• la Figure 10 est similaire aux figures 8 et 9 pour le deuxième et le troisième mode mise en oeuvre du bobinage des Figures 6 et 7.

[0024] La Figure 3 illustre une bougie d'allumage 10 pour moteur thermique à allumage commandé, dénommée également bougie à plasma radiofréquence. Elle s'étend longitudinalement selon un axe de symétrie A entre une tête de bougie 12 et une queue de bougie 14. La tête de bougie 12 comprend un culot 16, lequel présente un épaulement 17 et un filetage externe 18 permettant de visser précisément le culot 16 à l'intérieur d'un taraudage non représenté et qui est pratiqué dans la culasse des moteurs. Un joint d'étanchéité en cuivre peut être ajusté sur l'épaulement autour du filetage externe 18. Le taraudage débouche à l'intérieur de la chambre de combustion des cylindres de moteur.

[0025] La tête de bougie 12 comporte une électrode centrale haute tension 24. Cette électrode centrale haute tension 24 s'étend longitudinalement et coaxialement à l'intérieur du culot 16 pour déboucher à l'extrémité de la tête de bougie 12. Elle présente par ailleurs une extrémité en pointe 25. Au surplus, la tête de bougie 12 comprend un isolateur 26, comme par exemple un manchon isolant en céramique, logé à l'intérieur du culot 16, et traversé par l'électrode centrale haute tension 24.

[0026] La queue de bougie 14 comprend un bobinage inductif 28 qui s'étend longitudinalement et coaxialement au culot 16 et à l'électrode centrale haute tension 24. Il présente une première portion d'extrémité 30, encore appelée portion d'extrémité supérieure, et à l'opposé, une deuxième portion d'extrémité 32, encore appelée portion d'extrémité inférieure, ainsi qu'une portion centrale 34 qui s'étend entre les deux portions d'extrémité 30, 32. L'électrode centrale haute tension 24 s'étend coaxialement dans le prolongement de la portion d'extrémité inférieure 32 à laquelle elle est reliée électriquement. Dans un mode de réalisation de l'invention, la liaison électrique peut se faire l'intermédiaire d'une pièce de liaison conductrice 35.

[0027] Lorsque la bougie d'allumage 10 telle que représentée sur la Figure 3 est alimentée en énergie électrique au niveau du connecteur 52, une étincelle ramifiée, ou plasma ramifié, est apte à se produire depuis l'extrémité en pointe de l'électrode haute tension 24, qui fait sailli du manchon isolant en céramique 26.

[0028] Le bobinage inductif 28 est réalisé par l'enroulement hélicoïdal d'un fil conducteur 36 pouvant être recouvert d'une pellicule isolante autour d'un mandrin de bobinage 38. Ce dernier est réalisé dans un matériau isolant et préférentiellement amagnétique. Il présente une partie cylindrique de révolution 40 et une extrémité tronconique coaxiale 42 qui vient prendre appui sur la pièce de liaison conductrice 35. Ainsi, le fil conducteur 36 est enroulé autour du mandrin de bobinage 38 ; le fil 36 forme d'une part des spires 44 pouvant être jointives, d'un diamètre constant et sensiblement équivalent au diamètre du mandrin, sur sa partie cylindrique de révolution 40 ; et d'autre part des spires coaxiales d'extrémité 45 en spirale dont le rayon de courbure décroît progressivement, sur son extrémité coaxiale 42. On décrira plus en détail ci-après une forme particulière du bobinage inductif 28 dans sa portion d'extrémité inférieure 32.

[0029] La bougie d'allumage 10 comprend en outre un manchon d'isolation 48 réalisé dans un matériau diélectrique et qui vient coiffer le bobinage inductif 28 avec un blindage cylindrique de révolution 50 qui entoure le manchon d'isolation 48. Le blindage 50 peut faire partie du corps 54 de la bougie 10, c'est-à-dire de l'enveloppe externe de la bougie. Il peut également être distinct du corps 54 de la bougie 10. Le blindage 50 est en matériaux à haute conductivité électrique, par exemple un alliage à base de cuivre et/ou d'argent et/ou d'aluminium. Il peut consister en un dépôt d'une couche d'alliage sur la surface intérieure du corps 54 de la bougie 10. Le blindage 50 possède un diamètre sensiblement constant, et il recouvre, par l'exemple présenté à la figure 3, au moins le bobinage 28.

[0030] Par ailleurs, l'extrémité du fil conducteur 36 qui s'étend au-delà de la portion d'extrémité supérieure 30 du bobinage inductif 28, est raccordé à un connecteur 52 qui débouche à l'extérieur de la bougie d'allumage 10, et qui permet le raccordement à une alimentation électrique non représentée.

[0031] On se reportera à la Figure 5 illustrant plus en détail la portion d'extrémité inférieure 46 du bobinage inductif 28, dont le fil conducteur est enroulé autour de l'extrémité tronconique coaxiale 42 du mandrin de bobinage 38. On retrouve également sur cette Figure 5, la pièce de liaison 35 et le blindage cylindrique 50. On a également représenté sur cette figure des diamètres décrits dans le tableau ci-dessous :

Tableau de correspondance des diamètres représentés sur la Figure 5

D1	Diamètre intérieur du blindage 50
D2	Diamètre du bobinage inductif 28
D3	Diamètre extérieur de la pièce de liaison 35
D58	Diamètre de la spire terminale 58
D60	Diamètre de la spire amont 60

[0032] Le diamètre intérieur D1 du blindage 50 est supérieur au diamètre D2 du bobinage inductif 28. Par diamètre intérieur D1, on entend le diamètre de la première surface conductrice en regard notamment du bobinage 28. Selon un mode de mise en oeuvre de l'invention particulièrement avantageux, le rapport du diamètre extérieur D2 et du diamètre intérieur D1 est compris entre 0,45 et 0,60 et préférentiellement proche de 0,56.

[0033] La pièce de liaison conductrice 35 est également de symétrie cylindrique de révolution, d'un diamètre externe D3 inférieur au diamètre intérieur D1 du blindage 50. Selon un mode de mise en oeuvre particulièrement avantageux, le diamètre extérieur D3 est compris entre 0,20 et 0,45 fois le diamètre D1, et de préférence proche de 0,368.

[0034] Dans l'exemple de réalisation représenté sur la Figure 5, l'angle α entre une génératrice G de l'extrémité tronconique coaxiale 42 et l'axe de symétrie A est voisin de 15°.

[0035] De la sorte, les spires 44 du fil conducteur 36 présentent un diamètre D2 sensiblement constant dans la partie cylindrique de révolutions 40 et sensiblement égal au diamètre extérieur du mandrin de bobinage 38. Tandis que les spires jointives de la portion d'extrémité inférieure 46 s'étendent entre une spire terminale 58 dont le diamètre D58 est sensiblement égal à celui du sommet 56 de l'extrémité tronconique coaxial 42 et une spire amont 60 dont le diamètre D60 est sensiblement égal à celui de la base 54 de l'extrémité tronconique coaxial 42. Il est à noter que la valeur de D60 correspond de préférence à la valeur de D2.

[0036] La spire terminale 58 présente ainsi un diamètre D58 inférieur au diamètre D60 de la spire amont 60. Le diamètre D58 est choisi en relation avec le diamètre D1 de sorte que le rapport D58/D1 soit compris entre 0,2 et 0,45 et de préférence proche de 0,368.

[0037] Et entre ces deux spires, le rayon de courbure, des spires coaxiales d'extrémité 45 de la portion d'extrémité inférieure 46, décroît, de préférence de manière continue, entre la spire amont 60 et la spire terminale 58, autour de l'extrémité tronconique coaxial 42 sur laquelle elles s'appuient.

[0038] En référence aux figures 3, et 5 à 10, la spire terminale 58 peut prendre appui contre une surface de la pièce de liaison 35. Cette surface étant de préférence perpendiculaire à l'axe A. Aussi, l'extrémité du fil conducteur qui prolonge la spire terminale 58 peut être soudée sur la pièce de liaison 35. Dans ce mode de réalisation qui comporte la pièce de liaison 35, le diamètre D58 peut être diminué, le rapport D58/D1 pouvant alors être nettement inférieur à 0,368.

[0039] Grâce à la forme particulière des spires de la portion d'extrémité inférieure 46, dont le diamètre diminue progressivement de la spire amont 60 jusqu'à la spire terminale 58, le champ électrique n'est pas linéaire dans le prolongement de la portion centrale 34 cylindrique du bobinage inductif 28. Il croit régulièrement de la portion d'extrémité supérieure 30 jusqu'à la spire amont 60, puis, grâce à la rupture de pente, il se maintient, voire s'atténue jusqu'à la spire terminale 58. Le maintien ou la diminution dépendant notamment de l'angle α. Le champ électrique au niveau de cette dernière spire 58 est inférieur au champ destructif des matériaux isolants. Il permet ainsi de préserver les matériaux isolants qui l'entourent.

[0040] Au surplus, grâce à la pièce de liaison 35 on obtient un effet de « garde électrique » sur la spire terminale 58 et également sur la soudure de l'extrémité du fil conducteur qui s'en échappe pour rejoindre la pièce de liaison 35.

[0041] On observera que le diamètre des spires de la portion d'extrémité inférieure 46 décroît dans l'exemple présenté sur les Figures 3 à 10 de manière linéaire. Il n'est pas du tout exclu de prévoir une décroissance selon une progression mathématique monotone différente.

[0042] Un second mode de mise en oeuvre de l'invention est illustré sur la Figure 6, où figurent tous les éléments de détail déjà illustré sur la Figure 3. On observera que des spires coaxiales d'extrémité 45' en spirale conique de la portion d'extrémité inférieure 46', qui s'étendent entre la spire amont 60 et la spire terminale 58, sont espacées les unes des autres. Seules les spires en spirale conique et la portion d'extrémité inférieure 46' portent une même référence affectée d'un signe « ' », car elles diffèrent de celles de l'exemple précédent simplement en ce que les spires étaient jointives.

[0043] Grâce à l'espacement des spires coaxiales d'extrémité 45' en spirale conique on obtient toujours un écrantage du champ électrique dû à la portion d'extrémité inférieure 46' tronconique, mais au surplus, on obtient une meilleure répartition du champ magnétique dans cette zone tronconique. L'angle α de la génératrice par rapport à l'axe de symétrie A peut alors être plus important que dans le mode de réalisation précédent. Il est de préférence compris entre 10° et 80°, avec un très bon compromis à 45°. La figure 10 représente de manière schématique le champ électrique qui s'exerce dans ce mode de réalisation. On peut noter dans cette représentation schématique que la concentration des lignes de champ est plus importante que dans le premier mode de réalisation en spires jointives. C'est pourquoi on privilégiera un angle α plus important que dans le premier mode de réalisation, de manière à compenser un champ électrique supérieur par un champ magnétique moins perturbé favorisant un meilleur facteur de surtension.

[0044] Selon ce second mode de mise en oeuvre de l'invention, et conformément à une variante de réalisation illustrée sur la Figure 7, on peut ménager une rainure hélicoïdale 62 en spirale conique dans l'extrémité tronconique coaxiale 42, de manière à pouvoir y insérer dans une position donnée, les spires en spirale conique 45', espacées les unes des autres entre la spire amont 60 et la spire terminale 58. De la sorte, les spires en spirale conique 45' sont maintenues axialement en position fixe sur les pentes inclinées de l'extrémité tronconique coaxiale 42.

[0045] La pièce de liaison 35, dans une variante, de réalisation peut faire partie intégrante de l'électrode centrale haute tension 24. Qu'elle soit intégrée ou non à l'électrode centrale haute tension 24, la pièce de liaison 35 présente une géométrie externe adaptée à la minimisation du champ électrique sur sa surface.

[0046] la spire terminale 58 peut prendre appui contre une surface de la pièce de liaison 35. Cette surface étant de préférence perpendiculaire à l'axe A. Aussi, l'extrémité du fil conducteur qui prolonge la spire terminale 58 peut être soudée sur la pièce de liaison 35.

[0047] Ainsi, la pièce de liaison 35 comporte au moins une surface d'appui et une surface de révolution. Les deux surfaces étant reliées entre elles par un congé de raccordement (37, 39).

[0048] La surface d'appui est destinée notamment à recevoir la spire terminale 58. Cette surface est de préférence perpendiculaire à l'axe A de révolution de la bougie 10.

[0049] L'extrémité du fil de la spire terminale 58 (ou 58') est connectée électriquement à la pièce de liaison conductrice 35 dans une zone de divergence des lignes 150 de champ électrique. La pièce de liaison 35 a un effet de « garde électrique » sur la spire terminale 58 et surtout sur la soudure 58a (ou 58a') du fil sur la pièce de liaison 35. La pièce de liaison 35 constitue un écran qui atténue l'intensité du champ électrique au niveau de la soudure, grâce aux surfaces présentes. En effet, en référence aux figures 8 à 10, on peut constater une divergence des lignes de champ électrique entre ladite spire terminale 58 (ou 58a') et la pièce de liaison 35, ce qui signifie que le champ électrique est particulièrement faible dans cette zone. Le défaut géométrique dû à la soudure 58a (ou 58a'), qui naturellement engendre une concentration du champ électrique, n'a ainsi plus tendance à provoquer la formation d'une étincelle non désirée. Ceci est le cas pour tout moyen équivalent de liaison.

[0050] Pour y parvenir, la surface d'appui, prolongé du congé de raccordement, est définie de sorte à provoquer cette divergence des lignes de champ électrique. Une façon d'y parvenir est que l'angle de la surface d'appui par rapport à l'axe de la génératrice G soit inférieur à 180°.

[0051] La surface de révolution a le diamètre D3 décrit précédemment et qui dépend du diamètre intérieur D1 du blindage 50.

[0052] En référence à la figure 8, un congé de raccordement 37 relie la surface d'appui et la surface de révolution. Si on se place dans une section de la pièce 35 telle que c'est le cas à la figure 3, ce congé de raccordement 37 correspond à un arc de cercle tangent aux deux surfaces. Le congé de raccordement 37 permet de répartir le champ électrique afin d'éviter une concentration des lignes du champ. La spire terminale 58 (ou 58') est de préférence placée au plus proche de la zone de jonction entre la surface d'appui et le congé de raccordement.

[0053] Une variante de réalisation du congé de raccordement est représentée à la figure 9. Sur cette figure, en comparaison avec la figure 8, le congé 39 est de forme elliptique afin d'optimiser de manière plus importante la répartition des lignes de champ électrique. L'arc elliptique correspondant a un demi grand axe dans la direction de l'axe A, tandis que le demi petit axe s'étend radialement par rapport à l'axe A.

Revendications

1. Bougie d'allumage (10) radiofréquence comprenant un bobinage inductif (28) et une électrode centrale (24) couplée au bobinage inductif, ledit bobinage inductif (28) présentant dans l'ordre, depuis une borne de connexion électrique de la bougie, une première portion d'extrémité (30), une portion centrale (34), et une deuxième portion d'extrémité (32), ladite électrode centrale (24) s'étendant dans le prolongement de la deuxième portion d'extrémité (32) et à l'opposé de ladite portion centrale (34), ledit bobinage inductif (28) présentant un fil conducteur (36) enroulé hélicoïdalement autour d'un mandrin de bobinage (38) présentant une partie cylindrique de révolution,en formant une succession de spires coaxiales (44, 45, 58, 60), la deuxième portion d'extrémité (32) présentant une spire terminale (58) située à l'opposé de la portion centrale (34) et reliée à l'électrode centrale (24), ledit bobinage inductif (28) étant apte à produire un champ électrique induit dans ladite la deuxième portion d'extrémité (32); où la deuxième portion d'extrémité (32) comprend une pluralité de spires coaxiales d'extrémité (45) qui s'étendent axialement entre ladite spire terminale (58) et une spire amont (60) située vers la portion centrale (34) ;
caractérisée en ce que ladite spire terminale (58) présente un diamètre D58 inférieur au diamètre D60 de la spire amont (60), tandis que les spires de la pluralité de spires coaxiales d'extrémité (45) présentent un rayon de courbure qui diminue progressivement entre la spire amont (60) et la spire terminale (58), de manière à pouvoir réduire l'intensité du champ électrique induit dans la deuxième portion d'extrémité (32) au voisinage de la spire terminale (58),
ledit mandrin de bobinage (38) présentant une extrémité tronconique coaxiale (42), ledit fil conducteur (36) étant enroulé hélicoïdalement au moins autour de ladite extrémité tronconique (42) pour former la deuxième portion d'extrémité (32) du bobinage inductif (28).

2. Bougie d'allumage selon la revendication 1, caractérisée en ce que les spires de la pluralité de spires coaxiales d'extrémité (45, 45') forment une spirale conique.

3. Bougie d'allumage selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les spires de la pluralité de spires coaxiales d'extrémité (45') sont espacées les unes des autres.

4. Bougie d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une pièce de liaison conductrice (35) interposée entre la spire terminale (58) et l'électrode centrale (24).

5. Bougie d'allumage selon la revendication 4, caractérisée en ce que la pièce de liaison conductrice (35) est de symétrie cylindrique de révolution, et en ce qu'elle est ajustée coaxialement à ladite pluralité de spires coaxiales d'extrémité (45, 45').

6. Bougie d'allumage selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un blindage cylindrique de révolution (50) apte à recevoir coaxialement ledit bobinage inductif (28) et la pièce de liaison (35), et en ce que ladite pièce de liaison conductrice (35) présente un diamètre D3 compris entre 0,2 et 0,45 fois le diamètre D1 dudit blindage cylindrique (50).

7. Bougie d'allumage selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que l'extrémité du fil de la spire terminale (58 ; 58') est connectée électriquement à la pièce de liaison conductrice (35) dans une zone de divergence des lignes (150) de champ électrique.

8. Bougie d'allumage selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'extrémité tronconique coaxiale (42) présente une génératrice G formant un angle compris entre 5° et 80° avec l'axe A de l'extrémité tronconique coaxiale (42).

9. Bougie d'allumage selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que ladite extrémité tronconique coaxiale (42) du mandrin de bobinage (38) présente une rainure hélicoïdale (62) pour recevoir le fil conducteur (36).

Ansprüche

1. Funkfrequenzzündkerze (10), umfassend eine Induktionswicklung (28) und eine Zentralelektrode (24), die an die Induktionswicklung gekoppelt ist, wobei die Induktionswicklung (28) in der Reihenfolge von einer elektrischen Anschlussklemme der Zündkerze aus einen ersten Endabschnitt (30), einen Mittelabschnitt (34) und einen zweiten Endabschnitt (32) umfasst, wobei sich die Zentralelektrode (24) in der Verlängerung des zweiten Endabschnitts (32) und gegenüber dem Mittelabschnitt (34) erstreckt, wobei die Induktionswicklung (28) einen leitenden Draht (36) aufweist, der spiralförmig um einen Wickeldorn (38) gewickelt ist, der einen zylindrischen Umdrehungsteil aufweist, wobei eine Aufeinanderfolge von koaxialen Windungen (44, 45, 58, 60) gebildet ist, wobei der zweite Endabschnitt (32) eine Endwindung (58) aufweist, die sich gegenüber dem Mittelabschnitt (34) befindet und an die Zentralelektrode (24) angeschlossen ist, wobei die Induktionswicklung (28) geeignet ist, ein induziertes elektrisches Feld in dem zweiten Endabschnitt (32) zu erzeugen;
wobei der zweite Endabschnitt (32) eine Vielzahl von koaxialen Endwindungen (45) umfasst, die sich axial zwischen der Endwindung (58) und einer stromaufwärtigen Windung (60), die zum Mittelabschnitt (34) hin angeordnet ist, erstrecken;
dadurch gekennzeichnet, dass die Endwindung (58) einen Durchmesser D58 kleiner als der Durchmesser D60 der stromaufwärtigen Windung (60) aufweist, während die Windungen der Vielzahl von koaxialen Endwindungen (45) einen Krümmungsradius aufweisen, der sich progressiv zwischen der stromaufwärtigen Windung (60) und der Endwindung (58) verringert, um die Stärke des induzierten elektrischen Feldes in dem zweiten Endabschnitt (32) in der Nähe der Endwindung (58) verringern zu können,
wobei der Wickeldorn (38) ein koaxiales kegelstumpfartiges Ende (42) aufweist, wobei der leitende Draht (36) spiralförmig mindestens um das kegelstumpfartige Ende (42) gewickelt ist, um den zweiten Endabschnitt (32) der Induktionswicklung (28) zu bilden.

2. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungen der Vielzahl von koaxialen Endwindungen (45, 45') eine konische Spirale bilden.

3. Zündkerze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungen der Vielzahl von koaxialen Endwindungen (45') zueinander beabstandet sind.

4. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner ein leitendes Verbindungsstück (35) umfasst, das zwischen der Endwindung (58) und der Zentralelektrode (24) angeordnet ist.

5. Zündkerze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das leitende Verbindungsstück (35) von zylindrischer Umdrehungssymmetrie ist, und dass es koaxial zu der Vielzahl von koaxialen Endwindungen (45, 45') angepasst ist.

6. Zündkerze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine zylindrische Umdrehungsabschirmung (50) umfasst, die geeignet ist, koaxial die Induktionswicklung (28) und das Verbindungsstück (35) aufzunehmen, und dass das leitende Verbindungsstück (35) einen Durchmesser D3 zwischen 0,2- und 0,45-mal den Durchmesser D1 der zylindrischen Abschirmung (50) aufweist.

7. Zündkerze nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass das Ende des Drahtes der Endwindung (58; 58') elektrisch an das leitende Verbindungsstück (35) in einer Divergenzzone der elektrischen Feldlinien (150) angeschlossen ist.

8. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass das koaxiale kegelstumpfartige Ende (42) eine Mantellinie G aufweist, die mit der Achse A des koaxialen kegelstumpfartigen Endes (42) einen Winkel zwischen 5° und 80° bildet.

9. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass das koaxiale kegelstumpfartige Ende (42) des Wickeldorns (38) eine Spiralnut (62) für die Aufnahme des leitenden Drahtes (36) aufweist.

Claims

1. Radiofrequency sparkplug (10) comprising an induction coil (28) and a central electrode (24) coupled to the induction coil, said induction coil (28) having, in order from an electrical connection terminal of the sparkplug, a first end portion (30), a central portion (34), and a second end portion (32), said central electrode (24) extending in line with the second end portion (32) and away from said central portion (34), said induction coil (28) having a conducting wire (36) wound helically around a coil mandrel (38) having a cylindrical portion while forming a succession of coaxial turns (44, 45, 58, 60), the second end portion (32) having a terminal turn (58) situated opposite the central portion (34) and connected to the central electrode (24), said induction coil (28) being capable of producing an electrical field induced in said second end portion (32); where the second end portion (32) comprises a plurality of coaxial end turns (45) which extend axially between said terminal turn (58) and an upstream turn (60) situated toward the central portion (34);
characterized in that said terminal turn (58) has a diameter D58 smaller than the diameter D60 of the upstream turn (60), while the turns of the plurality of coaxial end turns (45) have a radius of curvature that reduces progressively between the upstream turn (60) and the terminal turn (58) so as to be able to reduce the intensity of the electrical field induced in the second end portion (32) in the vicinity of the terminal turn (58), said coil mandrel (38) having a coaxial frustoconical end (42), said conducting wire (36) being wound helically at least around said frustoconical end (42) in order to form the second end portion (32) of the induction coil (28).

2. Sparkplug according to Claim 1, characterized in that the turns of the plurality of coaxial end turns (45, 45') form a conical spiral.

3. Sparkplug according to Claim 1 or 2, characterized in that the turns of the plurality of coaxial end turns (45') are spaced from one another.

4. Sparkplug according to any one of Claims 1 to 3,
characterized in that it also comprises a conductive connecting part (35) interposed between the terminal turn (58) and the central electrode (24).

5. Sparkplug according to Claim 4, characterized in that the conductive connecting part (35) is symmetrically cylindrical, and in that it is adjusted coaxially to said plurality of coaxial end turns (45, 45').

6. Sparkplug according to Claim 5, characterized in that it also comprises a cylindrical shield (50) capable of receiving coaxially said induction coil (28) and the connecting part (35), and in that said conductive connecting part (35) has a diameter D3 of between 0.2 and 0.45 times the diameter D1 of said cylindrical shield (50).

7. Sparkplug according to one of Claims 4 to 6,
characterized in that the end of the wire of the terminal turn (58; 58') is electrically connected to the conductive connecting part (35) in a zone of divergence of the electrical field lines (150).

8. Sparkplug according to one of Claims 1 to 7,
characterized in that the coaxial frustoconical end (42) has a generatrix G forming an angle of between 5° and 80° with the axis A of the coaxial frustoconical end (42).

9. Sparkplug according to one of Claims 1 to 8,
characterized in that said coaxial frustoconical end (42) of the coil mandrel (38) has a helical groove (62) in order to receive the conducting wire (36).

Dessins