FR2594545A1 - Dispositif de detection de la combustion du carburant dans la chambre de combustion d'un moteur a combustion interne - Google Patents
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Abstract
Un dispositif de détection destiné à être employé dans un moteur à combustion interne pour détecter la combustion de carburant dans une chambre de combustion du moteur comprend un corps tubulaire 10 dans lequel est positionné un élément conducteur de rayonnement 20 dont une extrémité est en fonctionnement, exposée à la chambre de combustion 14. A l'autre extrémité de l'élément 20 se trouve un capteur 22 qui, en fonctionnement, est relié à un circuit électrique. Le capteur 22 réagit au rayonnement transmis le long de l'élément 20 par les flammes présentes dans la chambre de combustion 14. L'élément 20 est maintenu dans un alésage 18 du corps 10 par une garniture visco-élastique 20A qui fournit également un joint étanche aux gaz et qui amortit l'élément 20 vis-à-vis des vibrations. (CF DESSIN DANS BOPI)
Description
"Dispositif de détection de la combustion du carburant dans la chambre de
combustion d'un moteur à combustion interne" La présente invention concerne un dispositif de détection destiné à être fixé sur un moteur à combustion interne, permettant alors d'obtenir un signal électrique indicatif de la combustion du carburant dans une chambre de
combustion du moteur.
On connaît diverses formes de réalisation d'un tel dispositif, comme par exemple des dispositifs réagissant au rayonnement, qui réagissent au rayonnement émis par le carburant en combustion, des dispositifs réagisant à la pression, qui réagissent à l'augmentation de pression qui a lieu dans la chambre de combustion à la suite de l'allumage du carburant, et des dispositifs détectant l'ionisation, qui réagissent aux ions libres présents dans
le front de flammes dans la chambre de combustion.
La présente invention s'intéresse aux dispositifs réagissant au rayonnement. On sait que l'on peut observer et à proprement parler "photographier" le processus de combustion du carburant qui se déroule dans une chambre de combustion d'un moteur par l'intermédiaire d'une fenêtre en quartz formée dans la paroi de la chambre de combustion. Toutefois, les observations effectuées de cette manière deviennent plus difficiles sur une longue période de fonctionnement du moteur, par suite du dépôt de suie sur la fenêtre et de l'éventuel endommagement de la surface de la fenêtre qui est exposée à la chambre de combustion. Il est cependant possible de positionner derrière la fenêtre un capteur adéquat qui, pendant une période initiale d'utilisation du moteur, fournira un signal indicateur du démarrage de
la combustion du carburant.
Un système plus perfectionné est connu par le brevet américain US-4 461 170, selon lequel un capteur est associé à un injecteur de carburant qui alimente la chambre de combustion en carburant. Le capteur est, par l'intermédiaire d'une voie de transmission de lumière qui peut comprendre un faisceau de fibres optiques, reliée à un passage d'alimentation en carburant de l'injecteur, à partir duquel s'étend la sortie de l'injecteur. La sortie est contrôlée par un élément d'obturation de l'injecteur, de sorte qu'en plus de sa fonction normale, cet élément sert également de commutateur pour isoler de la chambre de combustion le capteur et en particulier l'extrémité de la voie de transmission de lumière qui est éloignée du capteur, ce sauf pendant l'alimentation de la chambre de combustion en carburant. Les problèmes précités de dépôt de suie et d'endommagement sont donc résolus. Toutefois, la sortie de l'injecteur est très étroite, de sorte que la quantité de lumière qui pénétre dans la voie de transmission de lumière est très faible, de sorte que le capteur doit pouvoir réagir à une petite quantité de lumière, et de sorte également que les amplificateurs associés doivent fournir une amplification suffisante pour permettre une utilisation efficace du signal. En outre, la voie de transmission de lumière doit être étanchéifiée vis-à-vis de la pression très élevée du carburant qui est présente dans le passage
d'alimentation en carburant lors de l'injection de ce dernier.
La présente invention a pour but de fournir un dispositif de détection du
type réagissant au rayonnement sous une forme simple et pratique.
Selon l'invention, un dispositif de détection destiné à être fixé sur un moteur à combustion interne, permettant alors d'obtenir un signal électrique indicatif de la combustion du carburant dans une chambre de combustion du moteur, comprend, en combinaison, un corps tubulaire prévu pour être fixé dans une ouverture de la paroi de la chambre de combustion, un élément conducteur de rayonnement s'étendant dans un alésage défini par le corps tubulaire, une garniture d'étanchéité disposée entre la surface de l'élément et la paroi de l'alésage, la garniture servant à maintenir l'élément dans l'alésage et à empêcher la sortie de gaz provenant de la chambre de combustion, et un capteur monté à l'extrémité de l'élément qui est, en fonctionnement, éloignée de la chambre de combustion, le capteur réagissant au rayonnement transmis par l'élément dont l'autre extrémité est, en fonctionnement, exposée
à la chambre de combustion.
Selon une caractéristique supplémentaire, la garniture est réalisée en un matériau visco-élastique, et sert également à amortir l'élément vis-à-vis des vibrations et des chocs; ledit matériau peut alors être un caoutchouc silicone. Selon une autre caractéristique, l'autre extrémité de l'élément est positionnée contre un gradin défini dans l'alésage. Selon une nouvelle caractéristique, le capteur est scellé à une extrémité de l'élément; le capteur peut alors comprendre une photodiode dont une ouverture de lumière est tournée vers l'extrémité de l'élément; de plus, un joint du type en angle est prévu entre l'extrémité de l'élément et le capteur. Selon une autre caractéristique encore, l'élément est réalisé en quartz et présente des faces terminales polies à la flamme. Enfin, selon une dernière caractéristique supplémentaire, l'invention conerne également un moteur à combustion interne comprenant un dispositif selon l'invention, caractérisé en ce que le corps tubulaire est positionné dans l'ouverture de telle sorte que l'autre extrémité de l'élément est en renfoncement par rapport à l'entrée de l'ouverture dans la chambre de combustion d'une distance comprise entre 3 et
12 mm.
On va maintenant décrire un exemple de réalisation d'un dispositif de détection selon l'invention en référence à l'unique figure du dessin annexé, laquelle est une vue en élévation latérale et en coupe partielle dudit
dispositif, représenté monté dans la paroi de la culasse d'un moteur.
Sur la figure, la référence 10 désigne un corps tubulaire qui est réalisé en métal et sur la surface périphérique duquel est formée une partie filetée Il destinée à s'engager avec un filetage complémentaire formé dans une ouverture 12 de la culasse 13 du moteur. L'extrémité intérieure de l'ouverture 12 communique avec une chambre de combustion 14 d'un moteur à piston alternatif, et au voisinage de cette extrémité intérieure, ladite ouverture présente un gradin conique 15 dans lequel s'engage un gradin complémentaire prévu sur la surface périphérique du corps, afin de réaliser
un joint étanche aux gaz.
Le corps présente une partie de tête élargie 16, au-dessus de laquelle
fait saillie une bride creuse 17.
Le corps définit un alésage 18 qui s'ouvre dans la chambre de combustion 14 lorsque le corps est fixé dans l'ouverture, et qui est muni, à son extrémité voisine de la chambre de combustion, d'un gradin 19. Une extrémité d'un élément conducteur de rayonnement 20 s'engage contre le gradin 19, et cet élément 20 s'étend à travers l'alésage jusque dans une chambre 21 qui est définie dans la bride 17. Afin de fixer l'élément à l'intérieur de l'alésage et également d'assurer un joint étanche entre la surface de l'élément et la paroi de l'alésage, il est prévu une garniture 20A qui est réalisée en un matériau visco-élastique tel par exemple qu'un caoutchouc silicone. Outre son action de maintien et d'étanchéification, la garniture joue un rôle très important de protection de l'élément 20 contre les vibrations du moteur, d'amortissement de toute vibration se produisant à l'intérieur de l'élément, et également d'isolation de l'élément contre les chocs mécaniques qui peuvent par exemple se produire lors du montage du dispositif de détection sur le moteur. L'élément peut être réalisé en quartz, avec des faces terminales polies à la flamme. Il suffit simplement de couper
la tige à la longueur souhaitée et de recuire ses extrémités dans une flamme.
Un capteur 22 est monté à l'extrémité de l'élément qui se trouve à l'intérieur de la chambre 21; ce capteur consiste opportunément en une photodiode ou des diodes, dont l'ouverture de lumière est tournée vers l'extrémité de l'élément. La diode est scellée à l'extrémité de l'élément, mais en réalisant le scellement, il faut faire attention de ne pas déposer de ciment sur la face d'extrémité de la tige; aussi est-il recommandé
d'employer, comme représenté, un joint du type en angle.
On a prévu un capuchon 23 pour obturer l'extrémité de la chambre 21, capuchon qui est vissé sur la bride 17. De plus, le capuchon reçoit une fiche de raccordement électrique désignée par la référence 24, qui est reliée aux bornes de la diode par l'intermédiaire de conducteurs isolés. A la suite du montage, la chambre 21 peut être remplie d'une pâte d'empotage, et les filets entre le capuchon et la bride bloqués à l'aide d'une pâte de blocage adéquate. Afin de minimiser le dépôt de suie à l'extrémitée de l'élément qui est exposée à la chambre de combustion, il est essentiel de s'assurer que l'extrémité de l'élément est en renfoncement par rapport à la paroi de ladite chambre. Si la distance est trop importante, on ne bénéficiera plus du nettoyage de l'extrémité de l'élément par l'action naturelle de lavage exercée par les gaz presents dans la chambre de combustion. A l'inverse, si la distance est trop petite, il y a un risque de dépôt de suie. La distance effective entre l'extrémité de l'élément et la paroi de la chambre de combustion pourra être située entre 3 et 12 mm, selon la conception de la chambre de combustion. Dans une chambre de combustion diesel, l'extrémité intérieure de l'ouverture 12 pourra être située à proximité de la voie de passage du jet de carburant, à condition que l'extrémité de l'élément soit en
renfoncement comme mentionné ci-dessus.
Le capteur 22 a été décrit comme étant une photodiode, et cette
dernière peut être sensible à la lumière visible ou à la lumière infrarouge.
Toutefois, le capteur pourra être réalisé en un matériau pyroélectrique, et il pourra comprendre un dispositif semi-conducteur plus complexe, un thermocouple à faible masse ou autre type de dispositif capable de détecter le rayonnement électromagnétique qui est émis lors du processus de combustion. Lorsque le capteur réagit à l'infrarouge, l'élément 20 pourra être
réalisé en silicone.
Le signal fourni par le dispositif de détection peut être traité dans tout type adéquat de circuit de traitement, pour fournir un certain nombre de signaux, représentatifs de la combustion. Ainsi, il est possible d'obtenir un signal indicateur du démarrage de la combustion et d'autres signaux qui, étant donné que le capteur observe le processus de combustion dans sa
totalité, seront indicateurs du niveau de combustion.
Claims (9)
1.- Dispositif de détection destiné à être fixé sur un moteur à combustion interne, permettant alors d'obtenir un signal électrique indicatif de la combustion du carburant dans une chambre de combustion du moteur, caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison, un corps tubulaire (10) prévu pour être fixé dans une ouverture (12) de la paroi de la chambre de combustion (14), un élément conducteur de rayonnement (20) s'étendant dans un alésage (18) défini par le corps tubulaire (10), une garniture d'étanchéité (20A) disposée entre la surface de l'élément (20) et la paroi de l'alésage (18), la garniture (20A) servant à maintenir l'élément (20) dans l'alésage (18) et à empêcher la sortie de gaz provenant de la chambre de combustion (14), et un capteur (22) monté à l'extrémité de l'élément (20) qui est, en fonctionnement, éloignée de la chambre de combustion (14), le capteur (22) réagissant au rayonnement transmis par l'élément (20) dont l'autre extrémité
est, en fonctionnement, exposée à la chambre de combustion (14).
2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la garniture (20A) est réalisée en un matériau visco-élastique, et sert également
à amortir l'élément (20) vis-à-vis des vibrations et des chocs.
3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit
matériau est un caoutchouc silicone.
4.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'autre extrémité de l'élément (20) est positionnée contre un gradin (19) défini dans
l'alésage (18).
5.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur
(22) est scellé à une extrémité de l'élément (20).
6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le capteur (22) comprend une photodiode dont une ouverture de lumière est tournée vers
l'extrémité de l'élément (20).
7.- Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'un joint du type en angle est prévu entre l'extrémité de l'élément (20) et le
capteur (22).
8.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément (20) est réalisé en quartz et présente des faces terminales polies à la flamme.
9.- Moteur à combustion interne comprenant un dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps tubulaire (10) est positionné dans l'ouverture (12) de telle sorte que l'autre extrémité de l'élément (20) est en renfoncement par rapport à l'entrée de l'ouverture (12) dans la chambre
de combustion (14) d'une distance comprise entre 3 et 12 mm.
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