FR2849495A1

FR2849495A1 - Bougie de prechauffage a capteur de pression de combustion

Info

Publication number: FR2849495A1
Application number: FR0400701A
Authority: FR
Inventors: Hiroyuki Murai; Shinichi Oomura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-10-07
Filing date: 2004-01-26
Publication date: 2004-07-02
Anticipated expiration: 2024-01-26
Also published as: FR2845463B1; JP2004124910A; JP3900059B2; FR2845463A1; FR2849495B1; DE10346295A1

Abstract

Bougie de préchauffage, comprenant :une enveloppe cylindrique (201) ayant une première extrémité placée près d'une chambre de combustion (1a) d'un moteur ;un élément tubulaire (202) tenu à l'intérieur de ladite enveloppe;un élément générateur de chaleur (203) disposé à l'intérieur dudit élément tubulaire et générant de la chaleur en réponse à la fourniture d'électricité ;une tige centrale métallique (204) reçue dans ladite enveloppe;un capteur (300) de pression de combustion pour détecter une pression de combustion dudit moteur ;une partie (204c) de ladite tige centrale placée à l'intérieur dudit élément tubulaire ayant un coefficient de dilatation thermique égal ou inférieur à 10,5 x 10-6/°C.

Description

BOUGIE DE PRECHAUFFAGE A CAPTEUR DE PRESSION DE COMBUSTION

La présente invention est relative à une bougie de préchauffage ayant un 5 capteur de pression de combustion servant à détecter une pression de combustion dans une chambre de combustion d'un moteur, ainsi qu'à une structure et un procédé correspondants pour installer cette bougie de préchauffage.

Les figures 15A et 15B sont des vues en coupe transversale représentant schématiquement une bougie de préchauffage selon la technique antérieure équipée 10 d'un capteur de pression de combustion (cf. brevet américain n' US-4 425 692).

La Fig. 15A est une vue en coupe transversale représentant une bougie de préchauffage 1100, libre, selon la technique antérieure. La Fig. 15B est une vue en coupe transversale représentant l'état de la bougie de préchauffage 1100 installée dans une culasse 1001 d'un moteur.

La bougie de préchauffage 1100 comporte une enveloppe cylindrique 1201 fixée par vissage à une culasse 1001 de façon qu'une première extrémité de la bougie de préchauffage 1100 soit située près d'une chambre de combustion 1001a du moteur. La partie filetée 1201b prévue pour le vissage est formée sur une surface extérieure cylindrique de l'enveloppe 1201. Un élément tubulaire 1202 est monté à 20 l'intérieur de l'enveloppe 1201 de façon qu'une première extrémité de l'élément tubulaire 1202 dépasse d'une première extrémité de l'enveloppe cylindrique 1201.

Un élément chauffant 1203 est disposé à l'intérieur de l'élément tubulaire 1202 et génère de la chaleur sous l'effet d'un courant électrique. Un espace entre l'élément générateur de chaleur 1203 et l'élément tubulaire 1202 est comblé par une 25 poudre isolante 1205. L'élément chauffant 1203, la poudre isolante 1205 et l'élément tubulaire 1202 constituent ensemble un dispositif chauffant 1206.

Par ailleurs, une tige centrale métallique 1204 formant électrode est reçue à l'intérieur de l'enveloppe 1201. Une première extrémité de la tige centrale 1204 est connectée électriquement à l'élément chauffant 1203, et l'autre extrémité de la tige 30 centrale 1204 fait saillie depuis l'autre extrémité de l'enveloppe 1201.

Un capteur 1300 de pression de combustion est disposé à l'autre extrémité de l'enveloppe 1201. Le capteur 1300, constitué par un élément piézoélectrique, détecte une pression de combustion du moteur qui est transmise, par l'intermédiaire de la tige centrale 1204, sous la forme d'une force axiale agissant sur l'élément 35 tubulaire 1202 lorsque la pression de combustion est générée.

Le capteur de pression de combustion 1300 est serré sur l'enveloppe 1201 à l'aide d'un écrou de fixation 1211. L'écrou de fixation 1211 est disposé à l'autre extrémité de la tige centrale 1204 afin de servir d'élément presseur. L'écrou de fixation 1211 sert à pousser le capteur 1300 de pression de combustion dans la 5 direction axiale vers l'enveloppe 1201. Le capteur 1300 de pression de combustion est ainsi fixé à l'autre extrémité de l'enveloppe 1201.

Comme représenté sur la Fig. 15B, la bougie de préchauffage 1100 est vissée sur la culasse 1001 avec un couple de serrage déterminé pour qu'une première extrémité de l'élément tubulaire 1202 soit exposée dans la chambre de combustion 10 lOOla.

Une fois que la bougie de préchauffage 1100 est installée dans le moteur, une charge axiale correspondant à une pression dans la chambre de combustion 100la (c'est-à-dire une pression de combustion) est appliquée à l'élément tubulaire 1202. En réponse à cette charge, l'élément tubulaire 1202 est soumis à des distorsions 15 ou des déplacements de très faible amplitude, par rapport à l'enveloppe 1201.

La tige centrale 1204, couplée à l'élément tubulaire 1202, est également soumise à de tels distorsions ou déplacements. En raison des distorsions ou déplacements de la tige centrale 1204, la charge appliquée au capteur de pression de combustion 1300 par l'écrou de fixation 1211 se trouve modifiée (ou modérée). Le 20 capteur de pression de combustion 1300 génère un signal représentant la variation de charge, détectant ainsi la pression de combustion.

Cependant, les inventeurs ont mis à jour les problèmes énumérés ci-après, apparus après l'installation de la bougie de préchauffage 1100 dans le moteur.

Le premier problème est une variation indésirable des caractéristiques de 25 sortie du capteur, provoquée lors du serrage de la bougie de préchauffage 1100 par vissage sur le moteur. Comme décrit plus haut, le capteur 1300 de pression de combustion est serré sur l'enveloppe 1201 à l'aide de l'écrou de fixation 1211 disposé à l'autre extrémité de la tige centrale 1204. L'écrou de fixation 1211 pousse le capteur 1300 de pression de combustion dans la direction axiale vers l'enveloppe 1201.

Lorsque la bougie de préchauffage 1100 est libre, une précontrainte de 500 à 1000 N est appliquée au capteur 1300 de pression de combustion en vissant l'écrou de fixation 1211. En outre, dans cet état, la tige centrale 1204 est insérée dans l'élément tubulaire 1202 et est fixée à l'élément tubulaire 1202, comme représenté sur la Fig. 15A. L'élément tubulaire 1202 est fixé à l'enveloppe 1201 au niveau d'une 35 partie de fixation KO, par brasage ou emboîtement à force.

Ainsi, lorsque l'écrou de fixation 1211 est vissé, une force de traction agit sur la tige centrale 1204 autour de la partie de fixation KO servant de pivot tandis qu'une force de compression agit sur l'enveloppe 1201 dans la région comprise entre la partie de fixation KO et l'écrou de fixation 1211, comme illustré par des flèches sur la Fig. 15A.

D'autre part, comme représenté sur la Fig. 15B, après l'installation de la bougie de préchauffage 1100 dans la culasse, la quasi-totalité de la force axiale provoquée par le serrage est appliquée à une partie comprise entre un siège 1201c et la partie filetée 1201b de l'enveloppe 1201. La partie de l'enveloppe entre le siège 10 1201c et la partie filetée 1201b est soumise à une force de compression. De ce fait, l'enveloppe se déforme à la manière d'un rétrécissement.

Par suite du serrage de l'enveloppe 1201 sur le moteur, la tige centrale 1204 se soulève relativement en créant un espace E, comme représenté sur la Fig. 15B. La précontrainte initiale appliquée au capteur 1300 de pression de combustion par 15 l'écrou de fixation 1211 est relâchée. De la sorte, l'installation de la bougie de préchauffage 1100 dans le moteur par vissage provoque une diminution indésirable de la précontrainte appliquée au capteur 1300 de pression de combustion.

Le capteur 1300 de pression de combustion comporte par exemple, un boîtier contenant une électrode ou analogue intégrée avec l'élément piézoélectrique. 20 A cet égard, les pièces intégrées du capteur sont intercalées entre l'écrou de fixation 1211 et l'enveloppe 1201.

Ainsi, lorsque o la précontrainte appliquée au capteur 1300 de pression de combustion par l'écrou de fixation 1211 n'est pas forte, il peut se former un microespace entre le capteur 1300 de pression de combustion et l'enveloppe 1201 ou 25 l'écrou de fixation 1211. De même, un micro-espace peut se former entre les surfaces de contact de pièces du capteur 1300 de pression de combustion.

De la sorte, au cours de la transmission d'une très faible distorsion ou d'un très faible déplacement de l'élément tubulaire 1202 au capteur 1300 de pression de combustion par l'intermédiaire de la tige centrale 1204 et de l'écrou de fixation 1211, 30 la distorsion ou le déplacement de l'élément tubulaire 1202 est absorbé d'une manière indésirable par les espaces décrits plus haut. Par exemple, d'après une analyse par la méthode des éléments finis, lorsqu'une pression de combustion de 5 MPa est appliquée au dispositif chauffant 1206, le déplacement transmis au capteur 1300 de pression de combustion est de l'ordre de plusieurs dizaines de nm. D'après ce résultat, on sait que les espaces décrits ci- dessus affectent très fortement la mesure de la pression de combustion.

En l'occurrence, dans le cas o une précontrainte insuffisante est appliquée au capteur 1300 de pression de combustion, les micro-espaces décrits plus haut, 5 premièrement, dégradent l'efficacité de la transmission de la pression de combustion à l'élément piézoélectrique ou à une partie de détection correspondante présente dans le capteur 1300 de pression de combustion et dégradent donc la sensibilité de sortie du capteur, et en outre, deuxièmement, réduisent la vitesse de transmission de la pression de combustion et dégradent de ce fait la réponse du capteur.

Par ailleurs, troisièmement, les micro-espaces décrits ci-dessus amoindrissent la force de tenue des pièces respectives et font donc vibrer ou entrer en résonance les pièces du capteur lorsque le moteur est entraîné. Dans ce cas, le capteur 1300 de pression de combustion subit les vibrations. Le signal du capteur contient le bruit, indésirable, résultant de ces vibrations. Le rapport S/B se dégrade.

De la sorte, les caractéristiques de sortie du capteur risquent d'évoluer défavorablement au cours du serrage de la bougie de préchauffage 1100 dans le moteur par vissage.

Le deuxième problème est une variation indésirable des caractéristiques de sortie du capteur provoquée lorsque la température du dispositif chauffant 1206 20 augmente. Lors du démarrage du moteur, de l'électricité est fournie à l'élément générateur de chaleur 1203 du dispositif chauffant 1206 pour faciliter le démarrage du moteur. A mesure que la température de l'élément générateur de chaleur 1203 augmente, la sensibilité de sortie se dégrade.

Par exemple, dans des circonstances o l'élément chauffant 1206 s'échauffe 25 jusqu'à une saturation de 900'C en réponse à la fourniture d'électricité, la tige centrale 1204 a une température de 400'C ou plus dans la région située près de la partie d'accouplement avec l'élément générateur de chaleur 1203, car la tige centrale 1204 a un petit diamètre et une grande longueur axiale et rayonne donc mal la chaleur. Par ailleurs, lorsque la précontrainte est appliquée au préalable au capteur 30 1300 de pression de combustion comme décrit plus haut, la tige centrale 1204 reçoit une force de traction équivalente à cette précontrainte.

De la sorte, comme représenté sur la Fig. 15B, sous l'effet combiné de la dilatation thermique et de la force de traction pendant l'alimentation électrique du dispositif chauffant 1206, la tige centrale 1204 se dilate vers l'autre extrémité de 35 l'enveloppe 1201, comme représenté par une flèche C. Ainsi, la précontrainte (c'est- à-dire la force de compression) appliquée au capteur 1300 de pression de combustion est relâchée et réduite.

De la sorte, comme avec le premier problème décrit plus haut, une diminution non souhaitable de la précontrainte appliquée au capteur 1300 de pression 5 de combustion aboutit à une dégradation de la sensibilité de sortie, dégradant la réponse du capteur ou le rapport S/B. De la sorte, les caractéristiques de sortie du capteur risquent d'évoluer de façon défavorable au cours de l'augmentation de la température du dispositif chauffant 1206.

Compte tenu des problèmes décrits ci-dessus, la présente invention vise à 10 supprimer la variation indésirable des caractéristiques de sortie d'un capteur de pression de combustion et vise à assurer une sortie stable du capteur lorsqu'une bougie de préchauffage équipée de ce capteur de pression de combustion est installée dans un moteur.

Pour atteindre les objectifs ci-dessus et d'autres objectifs voisins, la présente 15 invention propose une structure pour installer dans un moteur une bougie de préchauffage équipée d'un capteur de pression de combustion, la bougie de préchauffage comprenant une enveloppe cylindrique ayant une première extrémité placée près d'une chambre de combustion d'un moteur et ayant une partie filetée vissée sur le moteur, un élément tubulaire logé à l'intérieur de l'enveloppe de façon 20 qu'une première extrémité de l'élément tubulaire dépasse de la première extrémité de l'enveloppe cylindrique, un élément générateur de chaleur disposé à l'intérieur de l'élément tubulaire et générant de la chaleur en réponse à la fourniture d'électricité, une tige centrale métallique ayant une première extrémité connectée électriquement à l'élément générateur de chaleur et l'autre extrémité dépassant de l'autre extrémité de 25 l'enveloppe, et un capteur de pression de combustion servant à détecter une pression de combustion du moteur qui est transmise par l'intermédiaire de la tige centrale sous la forme d'une force axiale agissant sur l'élément tubulaire lorsque la pression de combustion est générée. La bougie de préchauffage est installée par vissage dans le moteur de façon que la première extrémité de l'élément tubulaire soit exposée dans la 30 chambre de combustion.

Par ailleurs, dans la structure d'installation selon la présente invention, le capteur de pression de combustion est disposé à l'autre extrémité de l'enveloppe, un élément presseur servant à pousser le capteur de pression de combustion vers l'enveloppe est disposé à l'autre extrémité de la tige centrale, et une charge égale ou supérieure à 900 N est appliquée au capteur de pression de combustion par l'élément presseur. La présente invention repose sur des données expérimentales recueillies par les inventeurs. Selon les inventeurs, la variation indésirable des caractéristiques de 5 sortie du capteur peut être évitée en éliminant les micro-espaces créés entre le capteur de pression de combustion et l'enveloppe ainsi qu'entre les pièces constituant le capteur de pression de combustion. A cette fin, les inventeurs ont adopté une solution pour appliquer une charge supérieure à une valeur prédéterminée au capteur de pression de combustion lorsque le capteur de pression de combustion est installé 10 dans le moteur.

Par divers essais, les inventeurs sont parvenus expérimentalement à la conclusion selon laquelle la charge appliquée au capteur de pression de combustion doit être égale ou supérieure à 900 N (cf figures 8A à 8C).

De préférence, la charge appliquée au capteur de pression de combustion est 15 équivalente à 70% ou moins de la résistance disruptive de la tige centrale.

Cela empêche efficacement la tige centrale de se casser.

Par ailleurs, la présente invention propose un premier procédé pour installer dans un moteur une bougie de préchauffage équipée d'un capteur de pression de combustion. La bougie de préchauffage comprend une enveloppe cylindrique ayant 20 une première extrémité placée près d'une chambre de combustion d'un moteur et ayant une partie filetée vissée dans le moteur, un élément tubulaire monté à l'intérieur de l'enveloppe de façon qu'une première extrémité de l'élément tubulaire dépasse de la première extrémité de l'enveloppe cylindrique, un élément générateur de chaleur disposé à l'intérieur de l'élément tubulaire et générant de la chaleur en réponse à la 25 fourniture d'électricité, une tige centrale métallique ayant une première extrémité connectée électriquement à l'élément générateur de chaleur et l'autre extrémité dépassant de l'autre extrémité de l'enveloppe, et un capteur de pression de combustion servant à détecter une pression de combustion du moteur qui est transmise par l'intermédiaire de la tige centrale sous la forme d'une force axiale 30 agissant sur l'élément tubulaire lorsque la pression de combustion est générée. La bougie de préchauffage est installée par vissage dans le moteur de façon que la première extrémité de l'élément tubulaire soit exposée dans la chambre de combustion. Le premier procédé d'installation selon la présente invention comprend les 35 étapes consistant à réaliser la bougie de préchauffage, disposer le capteur de pression de combustion à l'autre extrémité de l'enveloppe, installer la bougie de préchauffage dans le moteur par vissage de l'enveloppe dans le moteur avec un couple de serrage donné, et fixer le capteur de pression de combustion à la bougie de préchauffage en appliquant une charge au capteur de pression de combustion à l'aide d'un élément presseur disposé à l'autre extrémité de la tige centrale.

Selon le premier procédé d'installation décrit ci-dessus, il devient possible de réaliser une structure d'installation appropriée pour une bougie de préchauffage en ajoutant une charge, par exemple égale ou supérieure à 900 N, au capteur de pression de combustion à l'aide de l'élément presseur.

Ainsi, le premier procédé d'installation selon la présente invention décrit cidessus a pour effets la suppression de la variation indésirable des caractéristiques de sortie du capteur de pression de combustion, ainsi que l'obtention d'une sortie stable du capteur lorsqu'une bougie de préchauffage équipée de ce capteur de pression de combustion est installée dans le moteur.

Par ailleurs, la présente invention propose un second procédé pour installer dans un moteur une bougie de préchauffage équipée d'un capteur de pression de combustion. La bougie de préchauffage comprend une enveloppe cylindrique ayant une première extrémité placée près d'une chambre de combustion d'un moteur et ayant une partie filetée vissée dans une culasse du moteur, un élément tubulaire 20 monté à l'intérieur de l'enveloppe de façon qu'une première extrémité de l'élément tubulaire dépasse de la première extrémité de l'enveloppe cylindrique, un élément générateur de chaleur disposé à l'intérieur de l'élément tubulaire et générant de la chaleur en réponse à la fourniture d'électricité, une tige centrale métallique ayant une première extrémité connectée électriquement à l'élément générateur de chaleur et 25 l'autre extrémité dépassant de l'autre extrémité de l'enveloppe, et un capteur de pression de combustion servant à détecter une pression de combustion du moteur qui est transmise par l'intermédiaire de la tige centrale sous la forme d'une force axiale agissant sur l'élément tubulaire lorsque la pression de combustion est générée. La bougie de préchauffage est installée par vissage dans le moteur de façon que la 30 première extrémité de l'élément tubulaire soit exposée dans la chambre de combustion. Le second procédé d'installation selon la présente invention comprend les étapes consistant à réaliser la bougie de préchauffage, réaliser un autre montage ressemblant à la culasse dans la mesure o la bougie de préchauffage peut être 35 installée, disposer le capteur de pression de combustion à l'autre extrémité de l'enveloppe, fixer l'enveloppe à l'autre montage avec un couple de serrage supérieur à un couple de serrage donné appliqué lorsque l'enveloppe est fixée à la culasse, fixer le capteur de pression de combustion à la bougie de préchauffage en appliquant une charge au capteur de pression de combustion à l'aide d'un élément presseur disposé à 5 l'autre extrémité de la tige centrale, et sortir la bougie de préchauffage de l'autre montage et installer la bougie de préchauffage dans la culasse par vissage.

Selon le second procédé d'installation décrit ci-dessus, il devient possible de réaliser une structure appropriée pour installer une bougie de préchauffage sur l'autre montage de la bougie de préchauffage en ajoutant une charge, par exemple égale ou 10 supérieure à 900 N au capteur de pression de combustion à l'aide de l'élément presseur lorsque la bougie de préchauffage est installée par vissage dans l'autre montage. Cette bougie de préchauffage est sortie de l'autre montage et est installée dans une culasse avec un couple de serrage similaire. Dans ces conditions, le capteur 15 de pression de combustion reçoit une charge suffisamment forte appliquée par l'élément presseur. Ainsi, il devient possible d'éliminer les micro-espaces décrits plus haut et de supprimer la variation indésirable des caractéristiques de sortie du capteur.

Ainsi, le second procédé d'installation selon la présente invention décrit cidessus à pour effets de supprimer la variation indésirable des caractéristiques de 20 sortie du capteur de pression de combustion, ainsi que d'assurer une sortie stable du capteur lorsqu'une bougie de préchauffage équipée de ce capteur de pression de combustion est installée dans le moteur.

De plus, la présente invention propose une bougie de préchauffage, comprenant une enveloppe cylindrique ayant une première extrémité placée près 25 d'une chambre de combustion d'un moteur, un élément tubulaire logé à l'intérieur de l'enveloppe de façon qu'une première extrémité de l'élément tubulaire dépasse de la première extrémité de l'enveloppe cylindrique, un élément générateur de chaleur disposé à l'intérieur de l'élément tubulaire et générant de la chaleur en réponse à la fourniture d'électricité, une tige centrale métallique logée dans l'enveloppe de 30 manière telle qu'une première extrémité de l'arbre central est électriquement connectée à l'élément générateur de chaleur dans l'élément tubulaire et que l'autre extrémité de la tige centrale dépasse de l'autre extrémité de l'enveloppe, et un capteur de pression de combustion servant à détecter une pression de combustion du moteur, qui est transmise par l'intermédiaire de la tige centrale sous la forme d'une force 35 axiale agissant sur l'élément tubulaire lorsque la pression de combustion est générée.

Une partie de la tige centrale placée à l'intérieur de l'élément tubulaire a un coefficient de dilatation thermique égal ou inférieur à 10, 5 x 1016/C.

La bougie de préchauffage selon la présente invention repose sur des données expérimentales recueillies par les inventeurs. Selon les inventeurs, la 5 dilatation thermique de la tige centrale provoquée pendant le chauffage peut être sensiblement supprimée en utilisant une matière à coefficient de dilatation thermique égal ou inférieur à 10,5 x 10-6/,C pour la partie de la tige centrale placée à l'intérieur de l'élément tubulaire, c'est-à-dire la partie située au voisinage immédiat du dispositif chauffant. Par ailleurs, dans la bougie de préchauffage selon la présente invention, il devient possible d'empêcher la dilatation de la tige centrale sous l'effet de la montée en température du dispositif chauffant. Il devient donc possible d'éliminer les microespaces créés entre le capteur de pression de combustion et l'enveloppe ainsi qu'entre les pièces constituant le capteur de pression de combustion.

Ainsi, la bougie de préchauffage selon la présente invention, décrite cidessus, a pour effets de supprimer la variation indésirable des caractéristiques de sortie du capteur de pression de combustion, ainsi que d'assurer une sortie stable du capteur lorsqu'une bougie de préchauffage équipée de ce capteur de pression de combustion est installée dans le moteur.

De préférence, la partie de la tige centrale placée à l'intérieur de l'élément tubulaire a une longueur égale ou supérieure à 15 mm.

De préférence, l'enveloppe est en acier à outil de coupe exempt de soufre ou en acier au carbone, et la partie de la tige centrale dont le coefficient de dilatation thermique est égal ou supérieur à 10,5 x 106/OC est en alliage principalement 25 composé de Fe et d'au moins un métal choisi parmi le groupe comprenant Cr, Ni et Co. L'invention et nombre des avantages qui s'y attachent ressortiront plus clairement de la description détaillée ci-après, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la Fig. 1 est une vue en coupe transversale représentant l'agencement d'une bougie de préchauffage équipée d'un capteur de pression de combustion, installée dans un moteur, selon une première forme de réalisation de la présente invention; la Fig. 2 est une vue agrandie en coupe transversale représentant un capteur de pression de combustion représenté sur la Fig. 1i les figures 3A à 3C sont des vues successives expliquant les étapes d'installation de la bougie de préchauffage dans le moteur selon la première forme de réalisation de la présente invention; la Fig. 4 est une vue en coupe transversale illustrant un procédé de mesure 5 d'une force axiale agissant sur le capteur de pression de combustion au cours du serrage d'un écrou de fixation; la Fig. 5 est une courbe illustrant la relation entre le couple de serrage appliqué à l'écrou de fixation et une force axiale (c'est-à- dire une précontrainte) obtenue; la Fig. 6 est une vue en coupe transversale illustrant, d'après un modèle simplifié, le trajet de transmission de la pression de combustion; la Fig. 7A est une courbe illustrant un exemple de signal de pression de combustion selon la première forme de réalisation de la présente invention; la Fig. 7B est une courbe illustrant la relation entre une pression mesurée 15 par un indicateur de pression et une pression obtenue dans la première forme de réalisation de la présente invention; la Fig. 8A est une courbe illustrant la relation entre la précontrainte appliquée au capteur de pression de combustion et le rapport S/B obtenu par des essais d'évaluation; la Fig. 8B est une courbe illustrant la relation entre la précontrainte appliquée au capteur de pression de combustion et la sensibilité obtenue par des essais d'évaluation; la Fig. 8C est une courbe illustrant la relation entre la précontrainte appliquée au capteur de pression de combustion et l'hystérésis obtenue par des essais 25 d'évaluation; les figures 9A à 9D sont des vues successives illustrant les étapes d'installation de la bougie de préchauffage dans un moteur selon la première forme de réalisation de la présente invention; la Fig. 10 est une vue en coupe transversale représentant un exemple de 30 variante de la bougie de préchauffage, utilisable dans la première ou la seconde formes de réalisation de la présente invention; la Fig. 11 est une vue en coupe transversale représentant l'agencement d'une bougie de préchauffage équipée d'un capteur de pression de combustion, installée dans un moteur selon une troisième forme de réalisation de la présente invention; les figures 12A et 12B sont des courbes illustrant la variation de la sensibilité au fil du temps; la Fig. 13 est une courbe illustrant la relation entre le coefficient de dilatation thermique de la tige centrale et la variation de la sensibilité; la Fig. 14 est une vue en coupe transversale représentant un autre exemple d'élément presseur; la Fig. 15A est une vue en coupe transversale représentant une bougie de préchauffage selon la technique antérieure; et la Fig. 15B est une vue en coupe transversale représentant la bougie de 10 préchauffage selon la technique antérieure installée dans un moteur.

En référence aux dessins annexés, on va maintenant expliquer des formes préférées de réalisation de la présente invention.

Première forme de réalisation La Fig. 1 est une vue d'élévation en coupe transversale représentant l'ensemble de l'agencement d'une bougie de préchauffage 100 ayant un capteur de pression de combustion installé dans une culasse 1 d'un moteur diesel (c'est-à-dire un moteur à combustion interne) selon une première forme de réalisation de la présente invention. La bougie de préchauffage 100 comprend un corps principal 200 de bougie et un capteur 300 de pression (correspondant à un capteur de pression de combustion selon la présente invention). Le corps principal 200 de bougie, équipé d'un dispositif chauffant intégré, sert de moyen pour transmettre une pression de combustion au capteur 300 de pression lorsque la pressionde combustion est générée dans une 25 chambre de combustion du moteur. Le capteur 300 de pression, servant de moyen pour détecter la pression de combustion du moteur, convertit une force agissant sur le corps principal 200 de bougie en signal électrique d'après des caractéristiques piézoélectriques d'un élément piézoélectrique.

Globalement, le corps principal 200 de bougie est composé d'une enveloppe 30 métallique cylindrique 201, d'un tube de gainage cylindrique (correspondant à un élément tubulaire selon la présente invention) 202, d'une bobine de chauffage (correspondant à un élément générateur de chaleur selon la présente invention) 203 et d'une tige centrale métallique (c'est-à-dire un corps d'électrode ou une tige d'électrode) 204. L'enveloppe 201, fixée par vissage à la culasse 1, a une première 35 extrémité (c'est-à-dire une extrémité inférieure sur la Fig. 1) située plus près d'une chambre de combustion la et l'autre extrémité (c'est-à-dire une extrémité supérieure sur la Fig. 1) située à l'extérieur de la culasse 1. Le tube de gainage 102 a une première extrémité dépassant de la première extrémité de l'enveloppe 201 et l'autre extrémité montée à l'intérieur de l'enveloppe 201. La bobine de chauffage 203, reçue 5 et montée dans le tube de gainage 202, génère de la chaleur en réponse à une fourniture d'électricité. La tige centrale 204, montée à l'intérieur de l'enveloppe 201, a une première extrémité connectée électriquement à la bobine de chauffage 203 et l'autre extrémité dépassant de l'autre extrémité de l'enveloppe 201.

La culasse 1 comporte un trou fileté (c'est-à-dire un trou de préchauffage) 10 s'étendant depuis sa surface extérieure jusqu'à la chambre de combustion la. Le corps principal 200 de bougie est inséré dans ce trou fileté depuis la direction axiale (c'est-à-dire la direction longitudinale) de la bougie de préchauffage.

L'enveloppe 1, en acier à outil de coupe sans soufre ou en acier au carbone, présente une configuration étagée ayant une partie de petit diamètre à une première 15 extrémité (c'est-à-dire l'extrémité la plus proche de la chambre de combustion la) et une partie de grand diamètre à l'autre extrémité. Une partie filetée 201b est formée sur une surface extérieure cylindrique de la partie de petit diamètre de l'enveloppe 201 au niveau de sa partie intermédiaire dans la direction axiale de la bougie.

Par ailleurs, une partie hexagonale 201a est formée sur une surface 20 extérieure cylindrique de la partie de grand diamètre de l'enveloppe 201. La bougie de préchauffage 100 est fixée au moteur par vissage à l'aide de la partie hexagonale 201a. Par ailleurs, une surface formant siège conique 201c est formée à la première extrémité de l'enveloppe 201. La surface formant siège 201c est placée, 25 d'une manière étanche à l'air, au contact d'une surface de siège correspondante formée dans le trou fileté de la culasse 1, afin d'empêcher les fuites de gaz depuis la chambre de combustion la. La partie hexagonale 201a de l'enveloppe 201 peut être modifiée pour prendre une forme mince avec une surface cylindrique partiellement formée sur sa tête (non représentée) de manière à se loger dans un espace 30 d'installation donné.

Le tube de gainage 202 est en alliage réfractaire résistant à la corrosion (par exemple un alliage inoxydable SUS 310). Le tube de gainage 202 a une extrémité distale fermée exposée à la sortie de la première extrémité de l'enveloppe 201 et une extrémité proximale ouverte située à l'intérieur de l'enveloppe 201. Par ailleurs, la 35 bobine de chauffage 203 est constituée par un fil à résistance électrique, par exemple en NiCr ou CoFe. La bobine de chauffage 203 est placée à l'intérieur de la partie d'extrémité distale du tube de gainage 202.

D'autre part, la première extrémité de la tige centrale 204 est insérée et disposée à l'intérieur de la partie d'extrémité proximale du tube de gainage 202. Une 5 extrémité de la bobine de chauffage 203 est reliée à la première extrémité du tube de gainage 202. L'autre extrémité de la bobine de chauffage 203 est reliée à la première extrémité de la tige centrale 204 insérée dans le tube de gainage 202. Par ailleurs, les espaces formés entre la bobine de chauffage 203 ou la tige centrale 204 et le tube de gainage 202 sont comblés par de la poudre isolante réfractaire 205 d'oxyde de 10 magnésium ou analogue.

Le tube de gainage 202 est étiré par une machine à rétreindre afin d'améliorer l'étanchéité à l'air de la poudre isolante 205 bourrée à l'intérieur du tube de gainage 202. Autrement dit, l'accroissement de la densité de la poudre isolante 205 accroît l'efficacité de la conduction thermique. Par l'étirage décrit ci-dessus, la 15 tige centrale 204 et la bobine de chauffage 203 sont retenues et fixées solidement par l'intermédiaire de la poudre isolante 205 à l'intérieur du tube de gainage 202.

Le tube de gainage 202 renferme partiellement la bobine de chauffage 203 et constitue un dispositif chauffant 206 conjointement avec la bobine de chauffage 203, la poudre isolante 205 étant intercalée entre eux. Le dispositif chauffant 206, 20 fixé et tenu à l'intérieur de la première extrémité de l'enveloppe 201, a une partie d'extrémité proximale exposée à l'extérieur de l'enveloppe 201.

La surface extérieure cylindrique du dispositif chauffant 206, c'est-àdire la surface extérieure cylindrique du tube de gainage 202, est soudée et fixée à une surface intérieure cylindrique de l'enveloppe 201 par emboutissage, brasage à l'argent 25 ou autre.

Par suite de la fixation ou du collage décrit ci-dessus, une partie de fixation KI étanche à l'air est formée à la première extrémité de l'enveloppe 201 pour réunir entièrement la surface intérieure de l'enveloppe 201 et la surface extérieure du tube de gainage 202 dans la direction circonférentielle sans laisser d'espaces formés entre 30 cellesci. La partie de fixation KI empêche les fuites de gaz de la chambre de combustion la vers l'enveloppe 201.

La partie de fixation KI est une interface o la surface intérieure de l'enveloppe 201 est mise directement au contact de la surface extérieure du tube de gainage 202. Il est éventuellement possible de réaliser une étanchéité complète à l'air en utilisant partiellement la partie de fixation Kl tant que la partie d'étanchéité s'étend entièrement dans la direction circonférentielle.

Par ailleurs, un élément d'étanchéité 205a est disposé entre la tige centrale 204 et l'autre extrémité (c'est-à-dire l'extrémité proximale ouverte) du tube de 5 gainage 202 pour empêcher l'extraction de la poudre isolante 205 au cours de l'étirage par rétreinte du tube de gainage 202.

Par ailleurs, une bague cylindrique 207 est insérée et disposée à l'intérieur de l'autre extrémité de l'enveloppe 201. La bague cylindrique 207 est en caoutchouc silicone, en caoutchouc fluoré, en EPDM, NBR, H-NBR ou analogue.

La bague cylindrique 207 sert non seulement à centrer la tige centrale 204 et à supprimer les vibrations, mais encore à assurer des propriétés adéquates d'étanchéité à l'eau et à l'air pour l'enveloppe 201. Une partie conique, formée à l'autre extrémité de l'enveloppe 201, est placée au contact de la surface extérieure de la bague cylindrique 207 afin d'améliorer l'étanchéité à l'air entre la bague 15 cylindrique 207 et l'enveloppe 201. Cet agencement améliore l'effet de suppression des vibrations ainsi que les propriétés d'étanchéité à l'eau et à l'air.

Par ailleurs, un manchon isolant 210 est monté autour de l'autre extrémité de la tige centrale 204. Le manchon isolant 210 est en résine isolante (par exemple une résine phénolique ou du PPB) ou en céramique isolante (par exemple de l'alumine ou 20 du mica stratifié). Un trou étagé 201d de grand diamètre est réalisé à l'intérieur de la partie hexagonale 201 a. Un espace de réception 201 e est ménagé entre le trou 201 d et la surface extérieure cylindrique de la tige centrale 204.

Le capteur 300 de pression (décrit en détail plus loin) à corps sensiblement annulaire est placé dans l'espace de réception 201e. Après la mise en place du capteur 25 300 de pression dans l'espace de réception 201e, le manchon isolant 210 est monté autour de la tige centrale 204 et l'écrou de fixation 211 est vissé sur une partie terminale filetée 204a formée à l'autre extrémité de la tige centrale 204. Ainsi, le capteur 300 de pression est fixé et retenu entre le manchon isolant 210 et l'enveloppe 201. De la sorte, la force axiale de l'écrou de fixation 211 servant d'élément presseur sert à pousser vers l'enveloppe 201 le capteur 300 de pression situé dans l'espace de réception 20le.

Selon la présente forme de réalisation, lorsque la bougie de préchauffage est installée dans la culasse 1, une charge égale ou supérieure à 900 N est ajoutée 35 au capteur 300 de pression par l'écrou de fixation 211.

Par ailleurs, un joint torique 208 est disposé entre la surface intérieure cylindrique du trou 201d de l'enveloppe 201 et la surface extérieure cylindrique du capteur 300 de pression. Une bague cylindrique 209 est disposée entre la surface intérieure cylindrique du capteur 300 de pression et la surface extérieure cylindrique 5 de la tige centrale 204. Le joint torique 208 et la bague cylindrique 209 sont tous deux en caoutchouc silicone, en caoutchouc fluoré, en EPDM, en NBR, en H-NBR ou analogue.

Le joint torique 208 a pour fonction d'assurer des propriétés adéquates d'étanchéité à l'eau et d'étanchéité à l'air pour l'enveloppe. Par ailleurs, le capteur 300 10 de pression est électriquement isolé de la tige centrale 204 à l'aide de la bague cylindrique 209.

Par ailleurs, une barre de connexion 2 destinée à être connectée à chaque cylindre est fixée et électriquement connectée par un écrou terminal 212 à la partie filetée 204a réalisée à l'autre extrémité de la tige centrale 204. La barre de connexion 15 2 est connectée à une source d'alimentation électrique (non représentée) et est mise à la masse sur la culasse 1 par l'intermédiaire de la tige centrale, de la bobine de chauffage 203, du tube de gainage 202 et de l'enveloppe 201.

Avec cet agencement, le dispositif chauffant 206 génère de la chaleur dans la bougie de préchauffage 100 pour faciliter l'allumage et le démarrage d'un moteur 20 diesel. En ce qui concerne le câblage vers chaque cylindre, il est préférable d'utiliser des fils conducteurs souples (fils électriques pour automobiles) ayant une excellente souplesse pour éviter de gêner le très faible déplacement du tube de gainage 202 (correspondant à l'élément tubulaire de la présente invention).

En référence à la Fig. 2, on va maintenant expliquer en détail l'agencement 25 du capteur 300 de pression. La Fig. 2 est une vue agrandie en coupe transversale représentant le capteur 300 de pression de la Fig. 1.

Un élément piézoélectrique en céramique 302 à polarité annulaire est enfermé dans le capteur 300 de pression de telle sorte que l'élément piézoélectrique en céramique 302 est intercalé entre un boîtier métallique 303 et une électrode 301 30 qui présentent respectivement une forme annulaire.

Cet élément piézoélectrique en céramique 302 a par exemple une épaisseur de 0,4 mm et est en titanate de plomb ou en zirconate-titanate de plomb. En outre, dans le capteur 300 de pression, un isolant 304 est placé au fond de l'espace de réception 201e de l'enveloppe 201 afin d'isoler le boîtier métallique 303 et l'électrode 35 301 par rapport à l'enveloppe 201.

Cet isolant 304 est en matière céramique telle que du mica naturel, du mica stratifié, de l'alumine ou est en résine telle qu'un film de polyimide ou du phénol.

L'isolant 304 a par exemple une épaisseur de 0,2 mm. L'isolant 304, qui isole électriquement l'électrode 301, empêche qu'un signal de sortie produit par le capteur 300 de pression ne soit en court-circuit avec l'enveloppe 201.

Par ailleurs, il est préférable que les surfaces du boîtier métallique 303 et de l'électrode 301 au contact de l'élément piézoélectrique en céramique 302 soient finies avec précision de manière à avoir une rugosité de surface égale ou inférieure à 6,3 Z (par exemple 3,2 Z ou 1,6 Z) par meulage ou polissage.

Avec cet agencement, une moyenne de la pression de surface est réalisée dans toute la région des surfaces du boîtier métallique 303 et de l'électrode 301 placées au contact de l'élément piézoélectrique en céramique 302. L'étanchéité est améliorée. La rupture de l'élément est empêchée lors de l'application d'une pression à l'élément pendant l'assemblage. Dans ce cas, dans le but de faciliter le meulage ou le 15 polissage, il est préférable d'utiliser de l'acier inoxydable SUS 430 ou une matière magnétique comparable pour le boîtier métallique 303 et l'électrode 301.

Par ailleurs, le boîtier métallique 303 est composé d'un flasque sensiblement annulaire 303a et d'un fourreau saillant 303d. Au cours du meulage ou du polissage, il est souhaitable de simplifier la configuration du boîtier métallique 303. Ainsi, le 20 boîtier métallique 303 est constitué par deux parties du flasque 303a et du fourreau 303d. La forme du flasque 303a est donc simple pour effectuer le meulage ou le polissage. Il est également possible de séparer le boîtier métallique 303 en deux parties et de les réunir par brasage ou analogue après la réalisation du meulage ou du polissage. En outre, un trou traversant s'étendant dans une direction axiale de la bougie est formé dans le flasque 303a du boîtier métallique 303. Un tube de protection cylindrique 303b a une première extrémité insérée dans ce trou traversant et assujettie par soudage ou brasage. D'autre part, un trou traversant 210a s'étendant dans la direction axiale de la bougie est formé dans le flasque 303a du boîtier 30 métallique 303. Un tube de protection cylindrique 303b a une première extrémité insérée dans ce trou traversant et assujettie par soudage ou brasage. D'autre part, un trou traversant 210a s'étendant dans la direction axiale de la bougie est formé dans le manchon isolant 210. L'autre extrémité du tube de protection 303b est insérée dans le trou traversant 21 Oa.

Un fil électrique blindé 305 servant de ligne de transport de signal pour délivrer un signal du capteur 300 de pression est inséré et supporté dans le tube de protection 303b. Un fil central 305a du fil électrique 305 est soudé à l'électrode 301 lorsque le fil électrique blindé 305 est tenu dans le boîtier métallique 303.

Par ailleurs, un fil blindé 305b isolé du fil central 305a est fixé par matage dans le tube de protection 300b et est donc connecté au boîtier métallique 303 servant de terre du corps.

Par ailleurs, avec le capteur 300 de pression selon la présente forme de réalisation, on utilise qu'un seul élément piézoélectrique en céramique 302. Cela est 10 utile pour simplifier le capteur 300 de pression et abaisser le centre de gravité du capteur 300 de pression. Il devient possible de réduire le bruit de vibrations généré par le capteur 300 de pression. Le rapport signal/bruit (S/B) du signal de sortie peut être amélioré.

Cependant, il est possible de prévoir deux éléments piézoélectriques en 15 céramique comme décrit dans le document de la technique antérieure décrit plus haut. Dans ce cas, l'isolant 304 situé sous l'électrode 301 est supprimé et deux éléments piézoélectriques en céramique sont disposés parallèlement l'un à l'autre. La sensibilité de sortie est doublée. La durabilité du bruit de la sortie est améliorée.

Le présent capteur 300 de pression est assemblé de la manière suivante. 20 Tout d'abord, un tube isolant 306 constitué par un élément en silicone et de nature thermorétrécissable est amené à adhérer par chauffage sur une surface latérale cylindrique du manchon 303d du boîtier métallique 303.

Ensuite, l'élément piézoélectrique en céramique 302 et l'électrode 301 sont successivement montés dans cet ordre autour du fourreau 303d du boîtier métallique 25 303. Le tube isolant 306 évite les courts-circuits électriques de l'élément piézoélectrique en céramique 302 et de l'électrode 301 contre le boîtier métallique 303. Au terme de l'assemblage décrit ci-dessus, le fil central 305a du fil blindé 305 est connecté par soudage par résistance ou par soudage laser à l'électrode 301 30 montée dans le boîtier métallique 303.

Par ailleurs, le fil blindé 305 et le tube de protection 303b sont fixés l'un à l'autre par matage dans la partie correspondant au fil de blindage 305b. Cette opération de matage améliore la connexion électrique entre le fil de blindage 305b et le boîtier métallique 303. Le fil blindé 305 est retenu et fixé solidement. Par ailleurs, 35 le contact entre le fil blindé 305 et le tube de protection 303b est assuré.

De la sorte, le boîtier métallique 303, l'élément piézoélectrique en céramique 302, l'électrode 301 et le fil blindé 305 sont intégrés les uns avec les autres en tant que pièces du capteur 300 de pression. Comme décrit plus loin, le boîtier métallique 303 est disposé, via l'isolant 304, dans l'espace de réception 201e de l'enveloppe 201.

Ainsi, le capteur 300 de pression est placé dans une chambre métallique constituée par le boîtier métallique 303 et le corps principal 200 de bougie. De la sorte, la présente forme de réalisation réalise un capteur de pression entièrement fermé et électriquement blindé.

En référence aux figures 1 et 2, on va maintenant expliquer le procédé d'assemblage pour la bougie de préchauffage 100 décrite plus haut, équipée d'un capteur de pression de combustion. Tout d'abord, le dispositif chauffant 206 préalablement assemblé avec la tige centrale 204 est préparé. Le plaquage sur l'enveloppe 201 est également réalisé. Le tube de gainage 202 du dispositif chauffant 15 réalisé 206 a un diamètre extérieur légèrement supérieur au diamètre intérieur de l'enveloppe 201 de façon que la différence de dimensions soit par exemple de +60 m à +140 ptm.

Ensuite, le tube de gainage 202 du dispositif chauffant 206 est emmanché à force dans l'enveloppe 201. L'enveloppe 201 et le tube de gainage 202 sont élastiques 20 et sont solidement fixés l'un à l'autre. De la sorte, l'enveloppe 201, la tige centrale 204 et le dispositif chauffant 206 sont intégrés les uns avec les autres. Le procédé d'assemblage pour l'enveloppe 201 et le dispositif chauffant 206 ne se limite pas à celui décrit ci-dessus. Par exemple, il est possible de relier entièrement l'enveloppe 201 et le tube de gainage 202 par brasage à l'argent ou analogue. De la sorte, l'espace 25 intérieur de l'enveloppe 201 peut être maintenu étanche à l'air.

Ensuite, depuis l'autre extrémité de la tige centrale 204 (c'est-à-dire depuis le côté le plus proche de la partie terminale filetée 204a), la bague cylindrique 207 et l'isolant 304 sont successivement montés dans cet ordre dans l'enveloppe 201.

Ensuite, à condition que le joint torique 208 soit placé sur la surface extérieure 30 cylindrique du flasque 303a, le capteur 300 de pression est disposé dans l'espace de réception 201e.

Ensuite, la bague cylindrique 209 est montée depuis l'autre extrémité de la tige centrale 204. Le joint torique 309 est alors monté depuis l'autre extrémité du fil blindé 305 connecté au capteur 300 de pression et est disposé dans une position 35 prédéterminée. A ce stade, le manchon isolant 210 est monté depuis l'autre extrémité de la tige centrale 204. En même temps, on fait sortir le fil blindé 305 du manchon isolant 210 par le trou traversant 210a.

Comme représenté sur la Fig. 2, le joint torique 309 est comprimé et est placé au contact de la surface extérieure cylindrique du fil blindé 305, d'une surface 5 d'extrémité du tube de protection 303d et de la surface d'extrémité inférieure du trou traversant 210a ménagé dans le manchon isolant 210. Le joint torique 309 est en caoutchouc silicone, en caoutchouc fluoré, en EPDM, NBR, H-NBR ou analogue pour posséder des propriétés d'étanchéité à l'eau et d'amortissement des vibrations.

Par ailleurs, le manchon isolant 210 est en résine telle qu'une résine 10 phénolique, en PPS, ou en matière céramique telle que de l'alumine, du mica stratifié ou analogue. De préférence, la matière pour le manchon isolant 210 a une faible densité, un module d'élasticité élevé et d'excellentes caractéristiques de fluage.

Le fait d'utiliser la matière décrite ci-dessus est efficace pour réduire le poids du manchon isolant 210 et abaisser le centre de gravité du capteur 300 de 15 pression. Le niveau de bruit des vibrations peut être réduit. Par ailleurs, le vieillissement ou le fluage du manchon isolant 210 peut être efficacement supprimé.

Globalement, le fluage modifie de façon indésirable la précontrainte appliquée au capteur 300 de pression, c'est-à-dire une force de compression appliquée au capteur de pression 300 par l'écrou de fixation 211. Ainsi, la suppression du fluage aboutit à 20 la suppression de la variation de sortie du capteur.

Comme matière pour le manchon isolant 210, on choisit donc une résine phénolique thermoplastique contenant des fibres de verre. Le traitement thermique est appliqué au manchon isolant 210 pendant 3 à 20 heures à une température comprise entre 1750C et 205'C afin d'améliorer les caractéristiques de fluage.

Après le montage du manchon isolant 210, le capteur 300 de pression est fixé et retenu dans l'espace de réception 201e en serrant l'écrou de fixation 211 autour de la partie terminale filetée 204a de la tige centrale 204.

Selon la présente forme de réalisation, la bougie de préchauffage 100 étant installée dans la culasse 1, une précontrainte égale ou supérieure à 900 N par l'écrou 30 de fixation 211 est appliquée au capteur 300 de pression depuis la première extrémité de la tige centrale 204.

Pour réaliser l'état de précontrainte décrit ci-dessus, on installe la bougie de préchauffage 100 de la manière ci-après. Comme représenté sur la Fig. 3A, on prépare la bougie de préchauffage 100 comportant le capteur 300 de pression et le manchon isolant 210 monté depuis l'autre extrémité de l'enveloppe 201, bien que le capteur 300 de pression soit reçu dans la partie hexagonale 201 a.

Dans cet état de la bougie de préchauffage 100, l'écrou de fixation 211 est temporairement serré autour de la partie terminale filetée 204a de la tige centrale 5 204. Il est également possible d'omettre cette étape de serrage temporaire pour l'écrou de fixation 211.

Ensuite, comme représenté sur la Fig. 3B, la bougie de préchauffage 100 est vissée dans la culasse 1 avec un couple de serrage régulé, de façon que l'élément tubulaire 202, c'est-à-dire le dispositif chauffant 206, soit exposé dans la chambre de 10 combustion la. Plus particulièrement, la partie hexagonale 201a est serrée par une clé dynamométrique.

Ensuite, comme représenté sur la Fig. 3C, l'écrou de fixation (élément presseur) 211 temporairement vissé autour de l'autre extrémité de la tige centrale 204 est serré normalement à l'aide de la clé dynamométrique ou d'un autre outil de 15 serrage. Cependant, dans le cas o on ne recourt pas à l'étape précitée de serrage temporaire pour l'écrou de fixation 211, il est possible de serrer l'écrou de fixation 211 autour de la partie terminale filetée 204a de la tige centrale 204 après la fixation de la bougie de préchauffage 100 à la culasse 1.

Par l'opération de serrage de l'écrou de fixation 211 décrite ci-dessus, la 20 charge est appliquée au capteur 300 de pression dans la direction orientée vers la première extrémité de la tige centrale 204. Ainsi, le capteur 300 de pression est solidement fixé dans l'espace de réception 201e de l'enveloppe 201 de la bougie de préchauffage 100.

Dans ce cas, par un réglage du couple de serrage appliqué à l'écrou de 25 fixation 211, la charge décrite plus haut, appliquée au capteur 300 de pression, est établie à 900 N. Ainsi, avec ce procédé, la charge égale ou supérieure à 900 N est appliquée au capteur 300 de pression alors que la bougie de préchauffage 100 est installée dans la culasse 1.

La force axiale générée lors de l'opération de serrage de l'écrou de fixation 30 211 devient la précontrainte appliquée au capteur 300 de pression. En référence à la Fig. 4, on va maintenant expliquer le procédé de mesure de la force axiale. La bougie de préchauffage 100 étant installée par vissage dans la culasse 1, une rondelle piézoélectrique annulaire de charge RW est montée autour de la tige centrale 204 à l'autre extrémité de l'enveloppe 201. La rondelle piézoélectrique de charge RW, dont les caractéristiques de sortie ont été préalablement corrigées et converties, produit une tension de sortie en réponse à une charge appliquée.

Après cela, le manchon isolant 210 est monté autour de la tige centrale 204, puis l'écrou de fixation 211 est vissé autour de la partie terminale filetée 204a de la 5 tige centrale 204 afin de fixer le manchon isolant 210 sur la surface supérieure de la rondelle de charge RW. A cet instant, une tension de sortie correspondant à un couple de serrage appliqué à l'écrou de fixation 211 (par une clé dynamométrique) est générée dans la rondelle de charge RW. La tension de sortie générée est mesurée et convertie en force axiale (c'est-à-dire en précontrainte). Plus particulièrement, la 10 rondelle de charge RW est connectée à un moyen de charge et sa sortie subit une amplification de tension de charge, et la tension de sortie amplifiée est mesurée, par exemple, à l'aide d'un oscilloscope.

La Fig. 5 illustre la relation entre le couple de serrage appliqué à l'écrou de fixation 211 et la force axiale (c'est-à-dire la précontrainte) obtenue par la mesure cil5 dessus. La force axiale augmente de façon linéaire en réponse au couple de serrage appliqué lorsque le couple de serrage est inférieur à une valeur prédéterminée.

Ainsi, sur la base de la relation décrite ci-dessus, on obtient un couple de serrage correspondant à une force axiale souhaitable. L'opération de vissage pour l'écrou de fixation 211 est effectuée avec le couple de serrage obtenu. Par exemple, il 20 est entendu d'après la Fig. 5 que le couple de serrage doit être établi à environ 1,0 N-m pour réaliser la précontrainte (c'est-à-dire la force axiale) de 900 N. La Fig. 3C représente l'état du capteur 300 de pression serré à l'aide de l'écrou de fixation 211 sur la bougie de préchauffage 100 installée dans le moteur.

Ensuite, la barre de connexion 2 est fixée à la partie terminale filetée 204a sur la 25 surface supérieure de l'écrou de fixation 211 puis est serrée par l'écrou terminal 212, comme représenté sur la Fig. 1.

Il est préférable de déformer une partie appropriée de la surface hexagonale de l'écrou de fixation 211 par matage après le serrage de l'écrou de fixation 211, ou d'appliquer préalablement un adhésif freinfilet sur les surfaces filetées (parties 30 filetées) avant le serrage de l'écrou de fixation 211, ce qui empêche l'écrou de fixation 211 de se relâcher ou de se desserrer sous l'effet de vibrations.

Par ailleurs, le manchon isolant 210 a une forme sensiblement annulaire.

Cependant, il est préférable de former partiellement deux surfaces planes mutuellement opposées sur la surface cylindrique du manchon isolant 210. Il est 35 préférable d'utiliser ce type de manchon isolant 210 plutôtqu'un manchon totalement annulaire, dans la mesure o l'écrou de fixation 211 peut être serré trop fortement pendant le serrage du manchon isolant 210 sur ses surfaces opposées à l'aide de la clé. Grâce aux opérations cidessus, il devient possible d'appliquer la 5 précontrainte voulue au capteur 300 de pression sans exercer une force de torsion aux parties du fil central 305a soudées à l'élément piézoélectrique en céramique 302 et à l'électrode 301 constituant le capteur 300 de pression. Il devient donc possible d'empêcher que l'élément piézoélectrique en céramique 302 et le fil central 301 ne soient cassés ou endommagés.

En référence aux figures 1, 2 et 6, on va maintenant expliquer le mécanisme de base pour détecter la pression de combustion dans la bougie de préchauffage 100 selon la présente forme de réalisation. La Fig. 6 est une vue en coupe transversale par moitié représentant un modèle simplifié expliquant un trajet de transmission de la pression de combustion.

Sur la Fig. 1, le capteur 300 de pression est préalablement fixé et retenu dans le corps principal 200 de bougie à l'aide de l'écrou de fixation 211. La bougie de préchauffage 100 est installée dans la culasse 1 de telle manière que la précontrainte égale ou supérieure à 900 N est appliquée à l'élément piézoélectrique en céramique 302 monté dans le capteur 300 de pression après l'installation de la bougie de 20 préchauffage 100 dans le moteur.

Lors du démarrage du moteur, une tension est appliquée via la barre de connexion 2 et est mise à la masse sur la culasse 1 via le trajet passant par la tige centrale 204, la bobine de chauffage 203, le tube de gainage 202, l'enveloppe 201 et la partie filetée 201b.

En réponse à la tension appliquée, le dispositif chauffant 206 présent dans la bougie de préchauffage 100 génère de la chaleur pour faciliter l'allumage et le démarrage d'un moteur diesel. Après le démarrage du moteur, la pression de combustion générée dans la chambre de combustion du moteur est transmise au capteur 300 de pression via deux trajets séparés Ri et R2 désignés par des flèches en 30 traits pleins sur la Fig. 6.

Selon le premier trajet Ri, la pression de combustion appliquée au dispositif chauffant 206 est transmise à l'enveloppe 201 connectée au dispositif chauffant 206 puis est transmise au capteur 300 de pression. Sur ce premier trajet Ri, l'enveloppe 201 est solidement fixée, au niveau de sa partie filetée 201b, à la culasse 1.

Ainsi, la transmission de la force à la partie supérieure au-dessus du capteur 300 de pression est très réduite. Il est donc possible de supprimer le déplacement de position survenant au voisinage de l'espace de réception 201e de l'enveloppe 201 dans lequel est disposé le capteur 300 de pression.

D'autre part, suivant le deuxième trajet R2, la pression de combustion appliquée au dispositif chauffant 206 est transmise au capteur 300 de pression via quatre éléments intermédiaires en poudre isolante 205 bourrée dans le dispositif chauffant 206, la tige centrale 204, l'écrou de fixation 211 et le manchon isolant 210.

Sur le deuxième trajet R2, ces quatre éléments ne sont pas soumis à l'action d'un 10 élément empêchant le déplacement positionnel et sont donc libérés sans obstacle.

Par ailleurs, même si l'enveloppe 201 et le tube de gainage 202 sont fixés sur la partie de fixation KI, le tube de gainage 202 peut provoquer un déplacement positionnel dans la direction axiale de la bougie (c'est-àdire dans la direction de mouvement vertical sur la Fig. 6) sous l'effet de l'élasticité de l'enveloppe 201. Ainsi, 15 lorsque la pression de combustion est appliquée au dispositif chauffant 206 sur le deuxième trajet R2, le tube de gainage 202 et la tige centrale 204 se déplacent solidairement dans la direction axiale de la bougie.

De la sorte, une grande différence est créée entre le déplacement survenant sur la premier trajet RI au voisinage de l'espace de réception 201e de l'enveloppe et 20 le déplacement survenant sur le deuxième trajet R2, principalement provoqué par la tige centrale 204. En l'occurrence, le déplacement survenant sur le deuxième trajet R2 devient plus grand que le déplacement survenant sur le premier trajet RI. Ainsi, du fait de cette différence de déplacement, la précontrainte préalablement appliquée au capteur 300 de pression par l'écrou de fixation 211 est réduite de manière 25 indésirable.

Ainsi, l'état de la charge appliquée à l'élément piézoélectrique en céramique 302 intégré dans le capteur 300 de pression est modifié. Le signal électrique de sortie (c'est-à-dire la charge générée) généré en fonction des caractéristiques piézoélectriques de l'élément piézoélectrique en céramique 302 est modifié.

Le signal électrique est transmis via l'électrode 301 représentée sur la Fig. 2 au fil central 305a du fil blindé 305 d'une part et, d'autre part, est également transmis via le boîtier métallique 303 servant de terre et le tube de protection 303b au fil blindé 305b servant de ligne de masse.

Ce signal de sortie est entré via le fil blindé 305 dans un moyen de charge 35 (non représenté) qui amplifie la sortie en convertissant la sortie (c'est-à-dire la charge générée) en tension, et il est également entré dans un microprocesseur (ECU, non représenté) d'automobile. Ainsi, la pression de combustion sert de signal électrique pour la commande de combustion du moteur. Selon le mécanisme de détection de pression de combustion décrit plus haut, les figures 7A et 7B représentent un 5 exemple de signal de pression de combustion détecté selon la présente forme de réalisation. Les figures 7A et 7B illustrent le résultat de la détection dans le cas o la bougie de préchauffage 100 représentée sur la Fig. 1 est installée dans le moteur entraîné à une vitesse de 1200 tours/min sous une charge de 40 N. La Fig. 7A est une 10 courbe comparant un signal de sortie de moteur (c'est-à-dire la pression de référence dans les cylindres) mesuré par un indicateur de pression et un signal de sortie du capteur 300 de pression dans la bougie de préchauffage 100 selon la présente forme de réalisation. La Fig. 7B est une courbe représentant un signal de sortie corrélatif, avec en ordonnée la sortie du capteur 300 de pression présent dans la bougie de 15 préchauffage 100 et, en abscisse, la sortie de l'indicateur de pression.

Ainsi qu'il ressort des figures 7A et 7B, la sortie du capteur 300 de pression de la bougie de préchauffage 100 selon la présente forme de réalisation a un signal sensiblement identique à celui de la sortie de l'indicateur de pression. Par ailleurs, comme on le comprend d'après le trait plein représentant le signal de sortie corrélatif, 20 deux sorties évoluent de manière linéaire en réponse à l'augmentation ou la diminution de pression avec une bonne réponse. Par ailleurs, un trait discontinu sur la Fig. 7B illustre un exemple comparatif d'un signal de sortie corrélatif à hystérésis et mauvaise réponse.

D'après ce résultat, on comprend que la variation de la charge agissant sur le 25 capteur 300 de pression et survenant en réponse à la variation de la pression dans le moteur est mesurée avec précision lors de la détection de la pression de combustion par la bougie de préchauffage 100. Autrement dit, il devient possible de réaliser d'excellentes caractéristiques de sortie avec un grand rapport S/B et une excellente sensibilité de sortie.

On évalue comme suit la relation entre la précontrainte appliquée au capteur de pression et les caractéristiques de sortie du capteur.

Ainsi qu'il ressort de la description qui précède, pour assurer des caractéristiques de sortie stables, la présente forme de réalisation emploie la structure d'installation pour la bougie de préchauffage caractérisée en ce que la charge égale 35 ou supérieure à 900 N est appliquée au capteur de pression (capteur de pression de combustion) 300 par l'écrou de fixation (c'est-à-dire l'élément presseur) 211 dans la direction orientée vers la première extrémité de la tige centrale 204.

L'agencement d'installation de bougie décrit ci-dessus repose sur le résultat de travaux de recherche et développement menés par les auteurs de la présente 5 invention en ce qui concerne la précontrainte appliquée au capteur de pression.

Comme expliqué en référence aux figures 15A et 15B, des micro-espaces sont créés entre le capteur 300 de pression et l'enveloppe 201 ainsi qu'entre les pièces constituant le capteur 300 de pression du fait de la réduction de la précontrainte appliquée au capteur 300 de pression après l'installation de la bougie de préchauffage 10 dans le moteur.

En particulier, comme représenté sur la Fig. 2, le capteur 300 de pression selon la présente invention est constitué par trois éléments, à savoir le boîtier métallique 303, l'élément piézoélectrique en céramique 302 et l'électrode 301.

Autrement dit, lorsque le manchon isolant 210 et l'isolant 304 sont ajoutés comme 15 pièces, le capteur 300 de pression est un équipement indépendant à structure stratifiée composé d'un total de cinq éléments. Ainsi, les micro-espaces décrits plus haut risquent d'être créés n'importe o dans le capteur 300 de pression.

Les auteurs de la présente invention, dans le but de supprimer la variation indésirable des caractéristiques de sortie du capteur, sont parvenus à la conclusion 20 selon laquelle il est efficace d'appliquer une charge d'une valeur prédéterminée au capteur 300 de pression dans la direction orientée vers la première extrémité de la tige centrale 204 lorsque le capteur 300 de pression est installé dans le moteur afin d'éliminer le plus possible de micro-espaces.

Plus particulièrement, après l'installation dans la culasse 1, avec un couple 25 de serrage donné, de la bougie de préchauffage 100 équipée d'un capteur de pression de combustion, le comportement de caractéristiques fondamentales a été observé par l'intermédiaire d'essais d'évaluation de moteurs en modifiant la précontrainte appliquée au capteur 300 de pression dans des limites comprises entre 300 N et 1300 N. Les figures 8A à 8C illustrent le résultat d'essais d'évaluation de moteurs.

La Fig. 8A est une courbe illustrant l'influence du bruit de vibrations affectant la sortie du capteur, exprimée par le rapport S/B du signal de sortie. La Fig. 8B est une courbe illustrant la sensibilité de sortie du capteur. La Fig. 8C est une courbe illustrant la réponse du capteur, exprimée par une hystérésis. Ces caractéristiques de sortie ont été mesurées dans les mêmes conditions de 35 fonctionnement du moteur que celles utilisées lors de l'essai des figures 7A et 7B.

Dans le cas présent, le rapport S/B est un rapport d'une amplitude de bruit à une hauteur maximale 'h' du signal de sortie du capteur 300 de pression représenté sur la Fig. 7A. Il va de soi qu'un rapport S/B plus petit est souhaitable. En même temps, l'hystérésis est un rapport W2/W1 (%) de la hauteur Wl à la largeur W2 dans 5 le signal de sortie corrélatif à hystérésis indiquée par un trait discontinu sur la Fig. 7B. Une hystérésis plus faible est souhaitable.

Comme représenté sur les figures 8A à 8C, il est entendu que toutes les caractéristiques fondamentales de sortie du capteur témoignent d'un excellent résultat lorsque la précontrainte égale ou supérieure à 900 N est appliquée de manière sre au 10 capteur 300 de pression lorsque la bougie de préchauffage 100 est installée dans le moteur. Dans la structure d'installation pour la bougie de préchauffage 100 selon la présente forme de réalisation, la précontrainte appliquée au capteur 300 de pression est égale ou supérieure à 900 N. Cela supprime efficacement le plus possible de 15 micro-espaces pour éviter le relâchement ou le desserrage survenant après l'installation de la bougie de préchauffage 100 dans le moteur. Il devient donc possible de supprimer la variation indésirable des caractéristiques de sortie du capteur dans la bougie de préchauffage 100 équipée d'un capteur de pression de combustion, en réalisant de ce fait des caractéristiques stables de sortie du capteur.

Dans la technique antérieure, une précontrainte comprise entre 500 N et 1000 N est appliquée au capteur 300 de pression de combustion à l'aide d'un écrou de fixation avant l'installation de la bougie de préchauffage dans le moteur. Ainsi, après l'installation de la bougie de préchauffage dans le moteur, la précontrainte est réduite de manière non souhaitable à 900 N ou moins, comme représenté sur la Fig. 1 5B.

Par ailleurs, il est souhaitable que la charge (précontrainte) appliquée au capteur 300 de pression soit de 70% ou moins exprimée en valeur de résistance disruptive de la tige centrale 204. Comme représenté sur la Fig. 5, si la précontrainte (c'est-à-dire la force axiale) exercée sur le capteur 300 de pression par l'écrou de fixation 211 est trop forte, la tige centrale 204 se casse lorsqu'on visse l'écrou de 30 fixation 211.

Ainsi, pour des raisons de sreté, les auteurs déterminent une limite préférable de la précontrainte équivalente à 70% ou moins exprimée par la résistance disruptive de la tige centrale 204 lorsqu'elle est égale ou supérieure à 900 N. Par ailleurs, la forme de réalisation décrite cidessus emploie le procédé 35 d'installation de bougie de préchauffage expliqué en référence aux figures 3A à 3C.

En l'occurrence, le capteur 300 de pression est disposé à l'autre extrémité de l'enveloppe 201, et l'enveloppe 201 est vissée dans la culasse 1 avec un couple de serrage donné pour installer la bougie de préchauffage 100 dans le moteur. Ensuite, la charge est appliquée au capteur 300 de pression dans la direction orientée vers la 5 première extrémité de la tige centrale 204, par l'écrou de fixation 211 qui sert d'élément presseur et est fixé à l'autre extrémité de la tige centrale 204. Ainsi, le capteur 300 de pression est fixé dans la bougie de préchauffage 100.

Selon ce procédé d'installation, une structure d'installation appropriée pour la bougie de préchauffage peut être réalisée en appliquant au capteur 300 de pression 10 la précontrainte égale ou supérieure à 900 N dans la direction orientée vers la première extrémité de la tige centrale 204, par l'écrou de fixation 211, après l'installation de la bougie de préchauffage 100 dans le moteur.

Comme décrit plus haut, pour empêcher le relâchement ou le desserrage des vis, il est préférable d'appliquer un adhésif anaérobie ou un adhésif frein-filet 15 comparable lors du vissage de l'écrou de fixation 211. On évite ainsi que le capteur 300 de pression ne soit soumis à une force de desserrage ou de relâchement lorsque la bougie de préchauffage est installée dans le moteur. Autrement dit, l'un des facteurs faisant varier la précontrainte peut être éliminé. Les caractéristiques fondamentales peuvent être améliorées et stabilisées.

Par ailleurs, lorsqu'on emploie ce procédé d'installation, il est préférable que la précontrainte appliquée à la tige centrale 204 et au manchon d'isolation 210 soit réduite à une valeur minimale nécessaire. Lorsque la précontrainte a une valeur minimale nécessaire, il devient possible d'empêcher le corps grêle de la tige centrale 204 de subir une force de traction trop grande ainsi que d'empêcher le corps en résine 25 du manchon isolant 210 de subir une force de compression trop grande. La durabilité de la résistance au fluage peut être améliorée.

Deuxième forme de réalisation La deuxième forme de réalisation concerne un autre procédé d'installation pour réaliser une structure d'installation pour la bougie de préchauffage 100 30 permettant d'appliquer la précontrainte égale ou supérieure à 900 N au capteur 300 de pression. Les figures 9A à 9D sont des vues représentant des étapes d'installation de la bougie de préchauffage selon la présente forme de réalisation. Comme la première forme de réalisation décrite plus haut, dans le procédé d'installation selon la présente 35 forme de réalisation, une précontrainte égale ou supérieure à 900 N est appliquée au capteur 300 de pression dans la direction orientée vers la première extrémité de la tige centrale 204 par l'écrou de fixation 211 lorsque la bougie de préchauffage 100 est installée dans la culasse 1.

Ensuite, comme représenté sur la Fig. 9A, on prépare la bougie de 5 préchauffage 100 dans laquelle le capteur 300 de pression (non représenté) et le manchon isolant 210 sont montés à l'autre extrémité de l'enveloppe 201. Selon la forme de réalisation illustrée, l'écrou de fixation 211 est serré temporairement autour de la partie terminale filetée 204a de la tige centrale 204. On peut également se passer de cette étape de serrage temporaire pour l'écrou de fixation 211.

Ensuite, comme représenté sur la Fig. 9B, on prépare un autre montage 500.

La bougie de préchauffage 100 peut être installée dans l'autre montage 500. L'autre montage 500 est par exemple un élément métallique ou peut être constitué par la culasse 1 elle-même. L'autre montage 500 comporte un trou de préchauffage dans lequel la bougie de préchauffage 100 est insérée par vissage.

Ensuite, le capteur 300 de pression est disposé à l'autre extrémité de l'enveloppe 201. L'enveloppe 201 est fixée dans la culasse 1 par vissage avec un couple de serrage supérieur au couple de serrage donné utilisé lorsque la bougie de préchauffage 100 est fixée dans la culasse 1.

Ensuite, comme représenté sur la Fig. 9C, l'écrou de fixation (élément 20 presseur) 211 temporairement vissé autour de l'autre extrémité de la tige centrale 204 est serré à l'aide de la clé dynamométrique ou analogue. Cependant, dans le cas o l'étape de serrage temporaire décrite ci-dessus pour l'écrou de fixation 211 n'est pas employée, il est possible de serrer l'écrou de fixation 211 autour de la partie terminale filetée 204a de la tige centrale 204 après la fixation de la bougie de 25 préchauffage 100 dans l'autre montage 500.

Par l'opération de serrage de l'écrou de fixation 211 décrite ci-dessus, la charge est appliquée au capteur 300 de pression dans la direction orientée vers la première extrémité de la tige centrale 204. Ainsi, le capteur 300 de pression est solidement fixé dans l'espace de réception 201e de l'enveloppe 201 de la bougie de 30 préchauffage 100.

Dans ce cas, par un réglage du couple de serrage appliqué à l'écrou de fixation 211, la charge décrite plus haut, appliquée au capteur 300 de pression, est établie à 900 N. Ainsi, avec ce procédé, la charge égale ou supérieure à 900 N est appliquée au capteur 300 de pression lorsque la bougie de préchauffage 100 est 35 installée dans l'autre montage 500.

Ensuite, comme représenté sur la Fig. 9D, la bougie de préchauffage 100 est retirée de l'autre montage 500. La bougie de préchauffage 100 est fixée normalement à la culasse 1 par vissage avec un couple de serrage donné. Après cela, la barre de connexion 2 est fixée à la partie terminale filetée 204a sur la surface supérieure de 5 l'écrou de fixation 211 et est serrée par l'écrou terminal 212, comme représenté sur la Fig. 1.

Il est préférable de déformer une partie appropriée de l'écrou de fixation 211 par matage après le serrage de l'écrou de fixation 211, ou d'appliquer préalablement un adhésif frein-filet sur les surfaces filetées (parties filetées) avant le serrage de 1 0 l'écrou de fixation 211, ce qui empêche l'écrou de fixation 211 de se relâcher ou de se desserrer lorsqu'il subit des vibrations. Par ailleurs, il est préférable que le manchon d'isolation 210 emploie la configuration anti-rotation décrite plus haut.

Dans le procédé d'installation selon la présente forme de réalisation, la bougie de préchauffage 100 est retirée de l'autre montage 500 et est installée dans la 15 culasse 1 avec un couple de serrage similaire. Ainsi, la charge suffisante pour supprimer la variation des caractéristiques de sortie du capteur est appliquée au capteur 300 de pression par l'écrou de fixation 211, de telle sorte que les microespaces décrits plus haut sont supprimés le plus possible.

Il devient donc possible de supprimer une variation défavorable des 20 caractéristiques de sortie du capteur et de réaliser des caractéristiques stables de sortie du capteur lorsque la bougie de préchauffage équipée du capteur de pression de combustion est installée dans le moteur.

Par ailleurs, dans le procédé d'assemblage de la bougie de préchauffage, il est possible de corriger la force de relâchement ou de desserrage provoquée par 25 l'installation de la bougie de préchauffage dans le moteur. Ainsi, la précontrainte n'est pas réduite après l'installation de la bougie de préchauffage dans le moteur.

Aucune opération supplémentaire n'est nécessaire pour serrer l'écrou de fixation 211.

Selon ce procédé d'installation, lorsque la bougie de préchauffage 100 est fixée par vissage à l'autre montage 500 avec le couple de serrage supérieur au couple 30 de serrage donné, l'enveloppe 210 subit une compression comme expliqué en référence à la Fig. 15B. Dans cet état, une précontrainte plus forte, égale ou supérieure à 900 N, est appliquée au capteur 300 de pression.

Ainsi, lorsque la bougie de préchauffage 100 est retirée de l'autre montage 500, la bougie de préchauffage 100 a une marge pour absorber la force de 35 relâchement ou de desserrage qui sera générée lors de son installation dans le moteur.

Par ailleurs, le couple de serrage donné est toujours établi en fonction de l'élasticité de l'enveloppe 201. Ainsi, lorsque la bougie de préchauffage 100 est retirée de l'autre montage 500, la force de serrage n'est plus appliquée à l'enveloppe 201 qui se dilate jusqu'à retrouver son état d'origine.

La charge générée du fait de cette force de rappel de l'enveloppe 201 est également ajoutée au capteur 300 de pression. Ainsi, dans l'état libre de la bougie de préchauffage 100, au moment o on la sort de l'autre montage 500, la précontrainte supérieure à la précontrainte réalisée par le couple de serrage donné par l'écrou de fixation 211 est appliquée au capteur 300 de pression.

Par exemple, selon le résultat illustré sur la Fig. 5, le couple de serrage pouvant être ajouté comme précontrainte par l'écrou de fixation 211 est au maximum d'environ 1800 N. En l'occurrence, dans le cas de la bougie de préchauffage selon l'invention, la précontrainte utilisable dans l'état libre de la bougie de préchauffage se limite sensiblement au couple de serrage appliqué à l'écrou de fixation 211.

La Fig. 5 représente également une résistance simple à la traction de la tige centrale 204. Globalement, cette résistance à la traction (par exemple d'environ 3000 N) est plutôt supérieure à la précontrainte (qui est par exemple d'environ 1700 N) réalisable par le couple de serrage de l'écrou de fixation 211.

Ainsi, l'emploi de ce procédé d'installation permet d'utiliser la résistance 20 mécanique inhérente de la tige centrale 204 et donc de réaliser une précontrainte supérieure au niveau couramment possible dans l'état libre de la bougie de préchauffage. Dans les première et seconde formes de réalisation décrites ci-dessus, le dispositif chauffant 206 est un élément métallique générateur de chaleur 25 principalement constitué par un fil métallique à résistance (bobine de chauffage 203) comme représenté sur la Fig. 1. Cependant, il est possible d'utiliser un dispositif chauffant représenté sur la Fig. 10. La Fig. 10 est une vue verticale en coupe transversale représentant une variante de bougie de préchauffage 110 selon les première et deuxième formes de réalisation décrites plus haut.

Le dispositif chauffant 400 représenté sur la Fig. 10 est ce qu'on appelle un élément générateur de chaleur en céramique qui comprend un élément générateur de chaleur 401 et une paire de fils conducteurs 402 enfermés dans un isolant 403.

L'élément générateur de chaleur 401 est constitué par un élément en céramique électriquement conductrice contenant principalement du nitrure de silicium, du 35 bisiliciure de molybdène ou du carbure de tungstène. Les fils conducteurs 402 sont en tungstène. L'isolant 403 est constitué par un élément isolant en céramique contenant principalement du nitrure de silicium.

Le dispositif chauffant 400 est inséré dans un tube de protection cylindrique (c'est-à-dire l'élément tubulaire dans la présente forme de réalisation) 404 et tenu de 5 façon que sa première extrémité dépasse du tube de protection 404. Le tube de protection 404 est en alliage réfractaire et résistant à la corrosion, par exemple SUS 430. L'autre extrémité de ce tube de protection 404 est insérée dans la première extrémité de l'enveloppe 201. Comme le tube de gainage décrit plus haut, la surface 10 extérieure du tube de protection 404 est fixée à la surface intérieure de l'enveloppe 201 par emboîtement à force ou par brasage afin d'éliminer des jeux.

En outre, un des fils conducteurs 402 est connecté à la tige centrale 204 par l'intermédiaire d'une tête de guidage 405 fixée à une première extrémité de la tige centrale 204. L'autre fil conducteur 402 est mis à la masse sur l'enveloppe 201 par 15 l'intermédiaire du tube de protection 404. Ainsi, la tige centrale 204 et l'élément générateur de chaleur 401 sont mutuellement électriquement conducteurs. Lorsque de l'électricité est fournie à l'élément générateur de chaleur 401, le dispositif 400 génère de la chaleur.

Du verre fondu 406 et un isolant 407 sont intercalés entre la tige centrale 20 204 et l'enveloppe 201 pour tenir et fixer la tige centrale 204 et centrer celle-ci.

Les effets produits par la bougie de préchauffage 110 sont sensiblement identiques aux effets produits par la bougie de préchauffage 100 représentée sur la Fig. 1, à l'exception de la sensibilité de sortie. En outre, le fait que le dispositif chauffant soit constitué par un élément en céramique assure une grande durée de vie 25 du dispositif chauffant et supprime donc des interventions d'entretien.

Troisièmeforme de réalisation La Fig. 11 est une vue verticale en coupe transversale représentant l'agencement global d'une bougie de préchauffage 100' équipée d'un capteur de pression de combustion, installée dans une culasse 1 d'un moteur diesel (c'est-à-dire 30 d'un moteur à combustion interne) selon une troisième forme de réalisation de la présente invention.

La bougie de préchauffage 100' représentée sur la Fig. 1 1 est semblable à la bougie de préchauffage 100 décrite plus haut et représentée sur la Fig. 1. Dans la présente forme de réalisation, une partie 204c d'une première extrémité de la tige centrale 204 placée à l'intérieur du tube de gainage 202 a un coefficient de dilatation thermique égal ou inférieur à 10,5 x 10-6/OC.

Comme décrit précédemment, l'augmentation de la température du dispositif chauffant 206 provoque une variation indésirable des caractéristiques de sortie du capteur après l'installation de la bougie de préchauffage 100 dans le moteur.

En effet, la tige centrale 204 se dilate facilement vers l'autre extrémité de l'enveloppe 201 du fait de l'interaction entre la dilatation thermique provoquée par la génération de chaleur en réponse à la fourniture d'électricité et la force de traction domnée par l'écrou de fixation 211. La précontrainte appliquée préalablement au 10 capteur 300 de pression est libérée et réduite au point de modifier les caractéristiques de sortie du capteur. D'après le résultat d'expériences menées par les auteurs, l'établissement

du coefficient de dilatation thermique à une valeur égale ou inférieure à 10, 5 x 10-6/,C pour la partie 204c de la première extrémité de la tige centrale 204 placée à l'intérieur 15 du tube de gainage 202, c'est-à-dire la partie adjacente à l'élément générateur de chaleur 203, réduit efficacement la dilatation thermique de la tige centrale 204 et empêche la dégradation de la sensibilité de sortie du capteur.

Les figures 12A et 12B et la Fig. 13 illustrent un résultat d'évaluation. Les figures 12A et 12B illustrent l'évolution de la sensibilité de sortie au fil du temps 20 (c'est-à-dire le temps d'alimentation électrique). La Fig. 12A illustre un cas dans lequel de l'acier au carbone classique est utilisé comme matière pour la partie 204c, décrite plus haut, de la tige centrale 204. La Fig. 12B illustre un cas dans lequel on utilise du Fe27Cr (c'est-à-dire un alliage composé de 27% de Cr et 73% de Fe) est utilisé pour la partie 204c, décrite plus haut, de la tige centrale 204 selon la présente 25 forme de réalisation.

L'acier au carbone de la Fig. 12A a un coefficient de dilatation thermique a de 12 x 10-6/OC à 30'C. En même temps, le Fe-27Cr a un coefficient de dilatation thermique a de 10,5 x 10-6/ C à 300C. Lors de l'essai d'évaluation des figures 12A et 12B, la précontrainte égale ou supérieure à 900 N a été appliquée au capteur 300 de 30 pression alors que la bougie de préchauffage 100 était installée dans le moteur. Le moteur a fonctionné au ralenti. La tension appliquée à la bougie de préchauffage 100 est de 15 V. Les figures 12A et 12B illustrent la pression de référence dans les cylindres, la sortie du capteur 300 de pression (c'est-à-dire la sortie du capteur) et le courant de bougie de préchauffage circulant dans la bougie de préchauffage, qui évoluent respectivement au fil du temps (c'est-à-dire le temps d'alimentation électrique).

D'après le résultat de la Fig. 12A, la sortie du capteur devient inférieure à la pression de référence dans les cylindres au fil du temps et sature à un certain niveau. 5 Le rapport (%) de la sortie du capteur à la pression de référence dans les cylindres est la variation de sensibilité. D'après le résultat de la Fig. 12A, la variation de la sensibilité est d'environ 2% dans la région o la sortie du capteur est saturée. Par ailleurs, il est confirmé que la sensibilité de sortie dégradée est rétablie au niveau de sensibilité de sortie d'origine peu après l'arrêt de l'alimentation électrique.

D'autre part, d'après le résultat de la Fig. 12B selon la présente forme de réalisation, la variation de sensibilité reste dans une limite de 0,5%. Comme décrit plus haut, cette variation de sensibilité est provoquée par la tige centrale 204 qui se dilate avec le temps. Selon cette forme de réalisation, il devient possible de supprimer la dilatation thermique de la tige centrale 204 provoquée lorsque de 15 l'électricité est fournie. Par ailleurs, il devient possible d'obtenir une pression de combustion précise équivalente à la pression de référence dans les cylindres indépendamment de l'existence d'une génération de chaleur.

Par ailleurs, la Fig. 13 illustre le résultat d'une évaluation vérifiant la relation entre le coefficient de dilatation thermique de la tige centrale 204 et la 20 variation de la sensibilité. D'après ce résultat, il est confirmé que le fait d'établir le coefficient de dilation thermique à une valeur égale ou inférieure à 10,5 x 10-6/,C pour la partie 204c de la première extrémité de la tige centrale 204 placée à l'intérieur du tube de gainage 202 est efficace pour empêcher la dégradation de la sensibilité de sortie du capteur. Une amélioration similaire a été confirmée par le rapport S/B de la 25 sortie du capteur ainsi que par la réponse.

De la sorte, selon la présente forme de réalisation, la partie 204c de la première extrémité de la tige centrale 204 placée à l'intérieur du tube de gainage 202 a un coefficient de dilatation thermique égal ou inférieur à 10,5 x 10-6/,C. Ainsi, il devient possible d'empêcher la dilatation de la tige centrale 204 lorsque de 30 l'électricité est fournie au dispositif chauffant. Les micro-espaces peuvent être supprimés. Après l'installation de la bougie de préchauffage dans le moteur, il devient possible d'empêcher les caractéristiques de sortie du capteur de changer, ce qui assure donc des caractéristiques stables de sortie du capteur.

Dans ce cas, pour des raisons expliquées ci-après, il est concrètement 35 préférable que la longueur de la partie 204c de la première extrémité de la tige centrale 204 placée à l'intérieur du tube de gainage 202 soit égale ou supérieure à 15 mm. Selon un aspect de la conception, la tige centrale 204 a une longueur égale ou supérieure à 15 mm dans le dispositif chauffant 206 après l'opération de rétreinte. 5 La tige centrale 204 est reçue conjointement avec la poudre isolante 205 à l'intérieur du tube de gainage 202.

Cela permet d'assurer la force de tenue minimale nécessaire par rapport à une force de torsion ou de traction à venir dans le cas o l'écrou de fixation 211 à filetage M4 est serré autour de la partie terminale filetée 204a de la tige centrale 204. 10 Dans le cas o la longueur de la tige centrale 204 enfermée avec la poudre isolante 205 à l'intérieur du tube de gainage 202 est trop courte, il est possible que la tige centrale 204 tourne ou que le dispositif chauffant 206 soit entraîné vers l'intérieur lorsque l'écrou de fixation 211 est serré.

Si on considère cette utilisation concrète de la bougie de préchauffage, il est 15 préférable que la partie 204c située à l'intérieur du tube de gainage 202 ait une longueur égale ou supérieure à 15 mm et que cette partie 204c ait un coefficient de dilatation thermique égal ou inférieur à 10,5 x 10-6/OC.

Par ailleurs, en ce qui concerne la température, la température de la tige centrale 204 s'abaisse jusqu'à 150'C (température similaire à celle de l'enveloppe 20 environnante) dans la région espacée de 15 mm ou plus par rapport à l'extrémité distale de la tige centrale 204, c'est-à-dire au voisinage de la partie saillante de la tige centrale 204 exposée à l'extérieur du tube de gainage 202. Par conséquent, il est inutile d'utiliser une matière à faible coefficient de dilatation thermique pour le reste de la partie supérieure de la tige centrale 204. Cependant, il est préférable de former 25 la tige centrale 204 entièrement avec la matière à faible coefficient de dilatation thermique. Plus particulièrement, la matière à faible coefficient de dilatation thermique égal ou inférieur à 10,5 x 10-6/OC et utilisable pour la tige centrale 204 de la présente forme de réalisation est choisie parmi des alliages contenant Fe comme constituant 30 principal et au moins l'un des additifs comprenant Cr, Ni et Co. Plus particulièrement, Fe-27Cr (10,5 x10-6/oC), Fe-47Ni-6Cr (10,2 x 10-6/OC), Fe-5ONi (9,9 x 10-6/OC) et Fe-29Ni-17Co (4,8 x 10-6/OC) sont utilisables concrètement pour la tige centrale 204, bien que la valeur entre parenthèses soit le coefficient de dilatation thermique (à 30'C). La matière pour l'enveloppe 201 est un acier à outil sans soufre ou un acier au carbone à coefficient de dilatation thermique (à 300C) d'environ 12 x 10-6/CC.

Autre forme de réalisation Il est souhaitable que la bougie de préchauffage 100 soit installée dans le 5 moteur lorsque le moteur est froid, car l'alliage d'aluminium constituant la culasse a un coefficient de dilatation thermique nettement supérieur à celui de la matière de l'enveloppe générale de la bougie de préchauffage (par exemple de l'acier outil sans soufre ou de l'acier au carbone).

Par exemple, dans le cas o la bougie de préchauffage est installée dans le 10 moteur chaud, la culasse est dilatée. Lorsque le moteur refroidi à partir de cet état, l'enveloppe de la bougie de préchauffage est comprimée du fait de la contraction de la culasse. De la sorte, la tige centrale se soulève comme représenté sur la Fig. 15B.

Ainsi, la précontrainte initialement appliquée au capteur de pression est relâchée et réduite. En revanche, dans le cas o la bougie de préchauffage est installée dans le moteur à froid, la précontrainte est ajoutée. Ainsi, il est souhaitable que la bougie de préchauffage 100 soit installée dans le moteur à froid.

La Fig. 14 représente une variante d'agencement de fixation et de tenue pour le capteur 300 de pression. Selon le présent exemple, l'écrou de fixation est remplacé 20 par une bague de retenue 213 qui sert d'élément presseur pour pousser le capteur 300 de pression contre l'enveloppe 201 dans la direction orientée vers la première extrémité de la tige centrale 204.

Après le montage du capteur 300 de pression, de la bague cylindrique 209, du joint torique 208, du joint torique 209 et de la douille isolante 210 dans des 25 positions prédéterminées, la bague annulaire d'arrêt 213 (par exemple de 4 mm d'épaisseur) en matière métallique est montée et emboîtée à force sur une partie médiane étagée 204b de la tige centrale 204.

Selon le présent agencement, le capteur 300 de pression et le manchon isolant 210 sont intercalés entre la bague de retenue 213 et l'enveloppe 201. Le 30 procédé d'installation de la première ou de la deuxième forme de réalisation décrite plus haut peut être appliqué au présent agencement.

Plus particulièrement, pendant le contrôle de la charge appliquée à l'aide d'un instrument de mesure de charge, la charge égale ou supérieure à 900 N est appliquée au capteur 300 de pression par la bague de retenue 213 dans la direction 35 orientée vers la première extrémité de la tige centrale 204.

Le diamètre intérieur de la bague de retenue 213 est inférieur au diamètre extérieur de la partie médiane étagée 204b de la tige centrale 204 dans une mesure comprise entre -60,um et -140 rm pour l'emboîtement à force. Le diamètre intérieur de la bague de retenue 213 est supérieur au diamètre extérieur de la partie terminale 5 filetée 204a de la tige centrale 204 afin d'éviter que celles-ci ne se gênent l'une l'autre. De la sorte, l'application de la précontrainte et la fixation/tenue des pièces est réalisable sans soumettre la tige centrale 204 ni le capteur 300 de pression à la force de torsion. Ainsi, la résistance mécanique de la tige centrale 204 peut être 10 assurée. La rupture du fil central 305a du fil blindé 305 est empêchée. La fiabilité de la bougie de préchauffage peut être améliorée.

De plus, le capteur de pression de combustion selon la présente invention peut être constitué par un capteur de pression à semi-conducteur ou autre type de capteur de pression pour autant qu'il serve à détecter la pression de combustion du 15 moteur d'après une charge appliquée.

Claims

REVENDICATIONS

1. Bougie de préchauffage, comprenant: une enveloppe cylindrique (201) ayant une première extrémité placée près d'une chambre de combustion (la) d'un moteur; un élément tubulaire (202) tenu à l'intérieur de ladite enveloppe de façon qu'une première extrémité dudit élément tubulaire dépasse de la ladite première extrémité de ladite enveloppe cylindrique; un élément générateur de chaleur (203) disposé à l'intérieur dudit élément 10 tubulaire et générant de la chaleur en réponse à la fourniture d'électricité; une tige centrale métallique (204) reçue dans ladite enveloppe de façon qu'une première extrémité de ladite tige centrale soit électriquement connectée audit élément générateur de chaleur dans ledit élément tubulaire et que l'autre extrémité de ladite tige centrale dépasse de l'autre extrémité de ladite enveloppe; et un capteur (300) de pression de combustion pour détecter une pression de combustion dudit moteur, qui est transmise par l'intermédiaire de ladite tige centrale sous la forme d'une force axiale agissant sur ledit élément tubulaire lorsque ladite pression de combustion est générée; caractérisée en ce que une partie (204c) de ladite tige centrale placée à l'intérieur dudit élément tubulaire a un coefficient de dilatation thermique égal ou inférieur à 10,5 x 10-6/,C.

2. Bougie de préchauffage équipée d'un capteur de pression de combustion selon la revendication 1, dans laquelle ladite partie (204c) de ladite tige centrale 25 (204) placée à l'intérieur dudit élément tubulaire (202) a une longueur égale ou supérieure à 15 mm.

3. Bougie de préchauffage équipée d'un capteur de pression de combustion selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans laquelle ladite enveloppe (201) 30 est en acier à outil sans soufre ou en acier au carbone, et la partie (204c) de ladite tige centrale (204) dont le coefficient de dilatation thermique est égal ou inférieur à 10,5 x 106/OC est en alliage contenant Fe comme constituant principal et au moins un métal choisi dans le groupe comprenant Cr, Ni et Co.