FR2969741A1 - Bougie de prechauffage a manchon capteur d'efforts entourant le doigt chauffant hors chambre de combustion - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une bougie de préchauffage comprenant un doigt chauffant (11), un corps de bougie (13) présentant un logement de réception (14) du doigt chauffant, un dispositif (48) de montage du doigt chauffant autorisant des déplacements en translation axiale du doigt chauffant par rapport au corps de bougie et assurant l'étanchéité entre le doigt chauffant et le corps de bougie, un manchon (17) capteur d'efforts s'étendant autour d'une portion proximale (50) du tube (59, 61) métallique périphérique du doigt chauffant dans la zone proximale (51) du logement de réception, en jouxtant axialement immédiatement le dispositif (48) de montage axialement du côté proximal.

Description

i BOUGIE DE PRECHAUFFAGE A MANCHON CAPTEUR D'EFFORTS ENTOURANT LE DOIGT CHAUFFANT HORS CHAMBRE DE COMBUSTION L'invention concerne une bougie de préchauffage, notamment 5 pour moteur diesel, comprenant un doigt chauffant, et un capteur d'efforts intégré permettant de réaliser des mesures de pression cylindre. Un doigt chauffant de bougie de préchauffage se présente sous la forme d'une tige ou barre rigide s'étendant longitudinalement selon un axe, dit axe principal, à partir du corps de la bougie dans la chambre de combustion. Dans 10 tout le texte, le terme « distal » et ses dérivés désignent des sens, éléments ou parties situés axialement du côté de l'extrémité libre du doigt chauffant destinée à s'étendre dans la chambre de combustion, et le terme « proximal » et ses dérivés désignent des sens, éléments ou parties situés axialement du côté opposé, c'est-à-dire vers la connexion vers l'extérieur de la culasse du moteur sur lequel la bougie 15 de préchauffage est destinée à être montée. Un doigt chauffant s'étend aussi du côté proximal dans le corps de bougie et présente une extrémité proximale dotée d'une connexion électrique formant une première borne d'alimentation électrique du doigt chauffant, en général avec une électrode s'étendant axialement au delà de l'extrémité 20 proximale du doigt chauffant. Dans tout le texte, une électrode d'alimentation d'un doigt chauffant, lorsqu'elle est prévue, n'est pas considérée comme faisant partie intégrante du doigt chauffant lui-même. En conséquence, l'extrémité proximale du doigt chauffant est distincte de l'extrémité proximale de l'électrode d'alimentation, lorsque cette dernière est prévue. 25 La bougie comprend un corps de bougie cylindrique présentant une portion externe filetée pour son montage sur une tête de culasse, et formant un logement cylindrique interne de réception d'une portion proximale du doigt chauffant s'étendant à partir de ladite extrémité proximale, ledit logement présentant une ouverture de passage du doigt chauffant de sorte que ce dernier 30 s'étend axialement en saillie (du côté distal) au-delà de ladite portion proximale et de l'ouverture en présentant une portion distale chauffante jusqu'à l'extrémité distale du doigt chauffant. Le doigt chauffant est soit sous la forme d'une barre de céramique usinée en forme et enchâssée (fixée par brasure ou insérée en force (frettage)) dans un tube métallique périphérique pour son montage dans le corps de bougie ; soit sous forme d'un tube métallique fermé à son extrémité distale, de dimensions normalisées invariables (ce tube métallique recevant une électrode d'alimentation électrique). Quel que soit le mode de réalisation retenu, le doigt chauffant comprend donc toujours un tube métallique périphérique. Le diamètre extérieur de ce tube métallique périphérique est, dans la portion proximale du doigt chauffant s'étendant dans le corps de bougie, au moins sensiblement constant, et selon les normes, doit être égal à 4mm. La bougie comprend aussi un dispositif de montage de ladite portion proximale du doigt chauffant dans ledit logement de réception, ce dispositif 15 de montage étant adapté pour pouvoir : ^ autoriser des déplacements en translation axiale du doigt chauffant par rapport au corps de bougie pour permettre la mesure de la pression cylindre, ^ assurer l'étanchéité entre le doigt chauffant et le corps de bougie, de 20 façon à délimiter une zone proximale du logement de réception non soumise à l'atmosphère de la chambre de combustion, ^ être compatible avec et/ou assurer les différentes liaisons électriques avec le doigt chauffant et le capteur d'efforts. L'intégration d'un tel capteur d'efforts dans une bougie de 25 préchauffage soulève de nombreux problèmes contradictoires non résolus. En particulier le capteur ne doit pas être soumis à l'atmosphère de la chambre de combustion, ni subir les très hautes températures qui y règnent, susceptibles de conduire à sa destruction, ou en tout cas d'en perturber gravement le fonctionnement ; mais il doit pouvoir être logé dans la bougie dans laquelle l'espace 30 disponible est pour le moins réduit ; et le fonctionnement du capteur doit être fiable, c'est à dire produire des signaux représentatifs de la pression cylindre non perturbés (par exemple par des phénomènes de vibrations, amortissements, dilatations thermiques différentielles...). Différentes solutions ont été proposées pour intégrer un capteur d'efforts dans une bougie de préchauffage.

Dans une première solution connue (cf. par exemple US 7444973), pour des raisons d'encombrement radial, le capteur d'efforts est placé à l'extrémité proximale de l'électrode d'alimentation électrique du doigt chauffant, c'est à dire à l'extérieur de la culasse, en une position éloignée axialement du doigt chauffant lui-même, qui peut même être considérée comme étant extérieure à la bougie de préchauffage. Cette solution présente l'inconvénient majeur de perturber la mesure par les déformations de la culasse et du corps de bougie (dans leur portion s'étendant en regard de l'électrode). Or, les modes de déformation de la culasse varient d'un moteur à l'autre, de sorte que le capteur d'efforts ne peut pas être calibré de façon absolue. En outre, la longueur de la chaîne cinématique entre le doigt chauffant subissant les efforts de pression dans la chambre de combustion et le capteur, génère des modes propres de vibration dans la bande passante du capteur, susceptibles de gêner son fonctionnement. Dans une deuxième solution connue (cf. par exemple US 7581520, US 2009/0242540), le capteur est sous forme d'un manchon entourant l'électrode d'alimentation électrique ou une tige de prolongation, au-delà de l'extrémité proximale du doigt chauffant, et une membrane d'étanchéité souple déformable élastique est prévue pour relier la portion distale du doigt chauffant au corps de bougie de façon à assurer l'étanchéité et à permettre des déplacements en translation axiale. De ce fait, le capteur se trouve relativement bien isolé thermiquement de la chambre de combustion. Mais sa liaison mécanique au doigt chauffant nécessite des pièces périphériques de montage particulièrement complexes, induisant aussi d'une part une impédance mécanique (et donc d'éventuels modes propres perturbateurs), d'autre part des problèmes de dilatations thermiques différentielles relativement complexes à résoudre.

Dans une troisième solution connue (cf. par exemple US 20080216786, EP 2138819), limitée aux cas d'un doigt chauffant à barre de céramique, le capteur est placé immédiatement contre l'extrémité proximale du doigt chauffant. Cette solution permet une connexion plus directe entre le doigt chauffant et le capteur, mais pose alors le problème de l'encombrement du capteur et de son interférence avec les organes de connexion électrique du doigt chauffant (électrode). En outre, les problèmes liés aux modes propres de l'ensemble du montage (corps de bougie/doigt chauffant/capteur/corps de bougie) et aux dilatations thermiques différentielles persistent. À ce titre, il est à noter que la longueur d'un doigt chauffant est typiquement de l'ordre de 50 mm (pour un diamètre de 4 mm). Enfin, cette solution n'est pas compatible avec un doigt chauffant dit entièrement métallique, c'est à dire formé d'un tube métallique. Par ailleurs l'intégration du capteur d'efforts dans le doigt chauffant lui-même, si elle est théoriquement possible dans le cas d'un doigt chauffant à barre en céramique (entre la barre et le tube métallique périphérique, cf. US 20070095811), n'est pas en pratique possible, d'une part du fait que le capteur serait alors nécessairement soumis à l'atmosphère et aux températures extrêmes (de l'ordre de 1200 °C) de la chambre de combustion, d'autre part car elle imposerait la fabrication et la certification conjointe du doigt chauffant et du capteur, qui sont des éléments complexes fabriqués par des fournisseurs distincts faisant appel à des métiers distincts, enfin car elle pose des problèmes non résolus de montage et de connexion électrique du capteur. En outre, là encore, cette solution n'est pas compatible avec un doigt chauffant entièrement métallique (formé d'un tube métallique et d'une électrode interne métallique). L'invention vise donc à pallier les inconvénients de l'état de la technique en proposant une bougie de préchauffage intégrant un capteur d'efforts 25 dans laquelle : - le capteur d'efforts fournit des signaux représentatifs de la pression cylindre, non perturbés par les caractéristiques de la liaison mécanique entre le capteur et, d'une part le doigt chauffant et, d'autre part, le corps de bougie, dans une bande passante aussi grande que possible, notamment pouvant dépasser 30 8 kHz, - le capteur d'efforts est isolé de l'atmosphère de la chambre de combustion et n'en subit pas les températures extrêmes, - le montage de l'ensemble n'est pas sujet à des dilatations thermiques différentielles susceptibles de perturber le bon fonctionnement de la bougie de préchauffage ou la qualité des signaux délivrés par le capteur, - le capteur d'efforts n'est pas intégré au doigt chauffant lui-même, de façon à ne pas en impacter la durée de vie et la fiabilité, - la sensibilité du capteur d'efforts est optimisée, de sorte que les signaux délivrés par ce dernier permettent de détecter des variations de pression de valeurs relativement faibles (dans le but de permettre une détection meilleure des différentes phases de variations de pression, indépendamment du modèle de moteur ou de son régime, et permettant donc un pilotage plus fin du moteur par l'électronique exploitant ces signaux), - les connexions électriques du doigt chauffant d'une part, 15 et du capteur d'efforts d'autre part, peuvent être réalisées de façon simple et fiable. Pour ce faire, l'invention concerne une bougie de préchauffage comprenant : - un doigt chauffant comprenant un tube métallique périphérique, et présentant une extrémité, dite extrémité proximale, dotée d'une 20 connexion électrique d'alimentation électrique du doigt chauffant, - un corps de bougie formant un logement de réception du doigt chauffant, ce dernier présentant une portion distale s'étendant axialement en saillie au-delà du corps de bougie, - un dispositif de montage du doigt chauffant dans ledit 25 logement de réception, ce dispositif de montage étant adapté pour pouvoir : ^ autoriser des déplacements en translation axiale du doigt chauffant par rapport au corps de bougie et, ^ assurer l'étanchéité entre le doigt chauffant et le corps de bougie, de façon à délimiter une zone proximale du logement de réception non 30 soumise à l'atmosphère d'une chambre de combustion d'un moteur recevant la bougie de préchauffage, - un manchon capteur d'efforts s'étendant entièrement dans ladite zone proximale du logement de réception, ledit manchon capteur d'efforts étant tubulaire et présentant : ^ une première extrémité axiale reliée au doigt chauffant de façon à 5 être entraînée en translation axiale par les déplacements de ce dernier au moins dans un sens, dit sens proximal, dans lequel le doigt chauffant tend à rentrer à l'intérieur du corps de bougie, et ^ une deuxième extrémité axiale, opposée à la première extrémité axiale, cette deuxième extrémité axiale étant reliée au corps de bougie 10 de telle sorte que les déplacements en translation axiale du doigt chauffant par rapport au corps de bougie génèrent des contraintes axiales de compression et/ou traction dans ledit manchon capteur d'efforts, caractérisée en ce que ledit manchon capteur d'efforts tubulaire s'étend autour d'une 15 portion, dite portion proximale, du tube métallique périphérique du doigt chauffant s'étendant également dans ladite zone proximale du logement de réception, et en ce que le manchon capteur d'efforts tubulaire jouxte immédiatement le dispositif de montage axialement du côté proximal. Dans une bougie selon l'invention, le manchon capteur 20 d'efforts est tubulaire et s'étend autour d'une portion proximale du tube métallique périphérique du doigt chauffant correspondant à un tronçon de diamètre constant - notamment de diamètre maximum - (valeur normalisée de 4mm) du tube métallique périphérique du doigt chauffant. Grâce à l'invention, la position du capteur d'efforts par rapport 25 au doigt chauffant minimise, voire supprime, tous les problèmes de couplages mécaniques (perturbations par les déformations de la culasse du corps de bougie, modes propres perturbateurs) ou thermiques (dilatations thermiques différentielles). Néanmoins, le capteur d'efforts n'est pas soumis à l'atmosphère de la chambre de combustion ni à ses températures extrêmes. On constate en pratique que dans une 30 bougie selon l'invention, le manchon capteur d'efforts peut subir des températures ne dépassant pas 170 ° C, ce qui reste parfaitement acceptable.

En outre, dans une bougie de préchauffage selon l'invention, le capteur d'efforts a, compte tenu de sa forme et de sa position spécifiques, en réalité pour fonction de détecter les contraintes de cisaillement dans le montage mécanique entre le doigt chauffant et le corps de bougie. Cette détection se fait par une transformation des efforts de cisaillement en efforts axiaux (c'est-à-dire parallèles à l'axe du manchon) de compression et/ou traction qui est strictement linéaire, et n'induit pas de défauts de linéarité. Il en résulte une démultiplication linéaire de la détection, et une meilleure sensibilité générale du capteur. Également, l'invention est compatible aussi bien avec un doigt chauffant à barre en céramique qu'avec un doigt chauffant formé d'un tube métallique, et une bougie de préchauffage selon l'invention peut être utilisée de façon quasiment universelle sur n'importe quel moteur, le calibrage du capteur d'efforts étant assuré par construction. Ainsi, selon une première variante de réalisation, avantageusement et selon l'invention, le doigt chauffant étant formé d'une barre de céramique enchâssée dans un tube métallique périphérique, ledit manchon capteur d'efforts s'étend autour de la portion proximale du tube métallique périphérique du doigt chauffant. Selon une deuxième variante de réalisation, avantageusement et selon l'invention, le doigt chauffant étant formé essentiellement d'un tube métallique, ledit manchon capteur d'efforts s'étend autour de la portion proximale de ce tube métallique. En particulier, dans une bougie de préchauffage selon l'invention, le manchon capteur d'efforts ne s'étend pas entièrement autour de l'électrode d'alimentation électrique du doigt chauffant, mais autour d'une portion proximale (de diamètre constant égal à 4 mm) du tube métallique périphérique du doigt chauffant lui-même. Non seulement cela s'avère être possible en pratique (malgré le peu d'espace radial disponible), mais cela permet au contraire d'obtenir des avantages prépondérants. Par ailleurs, l'extrémité proximale du doigt chauffant reste entièrement accessible et disponible d'une part pour la connexion électrique, d'autre part pour un montage mécanique optimisé, par exemple pour l'incorporation d'éléments d'amortissement. 2969741 s Dans une bougie de préchauffage selon l'invention, le capteur d'efforts jouxte axialement du côté proximal le dispositif de montage du doigt chauffant par rapport au corps de bougie, et les inventeurs ont constaté que l'invention permet simultanément un guidage optimum du doigt chauffant et la mise 5 en place de connexions électriques également optimales, incorporant un blindage. L'invention est également compatible avec une position de l'organe d'étanchéité du dispositif de montage au plus près de la chambre de combustion, ce qui permet d'éviter l'encrassement par la calamine des portions proximales de la bougie. 10 Par ailleurs, les inventeurs ont constaté qu'il est possible en pratique de définir un montage mécanique et électrique du manchon capteur d'efforts compatible avec les dimensions radiales générales . (normalisées) d'une bougie de préchauffage. Ainsi, en particulier, dans une bougie de préchauffage selon l'invention, ledit dispositif de montage comprend une douille de montage 15 fixée dans ledit logement de réception et autour de ladite portion proximale du tube métallique périphérique du doigt chauffant, et le manchon capteur d'efforts est porté par ladite douille de montage. Le manchon capteur d'efforts prolonge axialement la douille de montage du côté proximal. Avantageusement une bougie de préchauffage selon 20 l'invention est aussi caractérisée en ce que la douille de montage présente une première face de fixation fixée rigidement et de façon étanche à une paroi interne en regard du logement de réception, et une deuxième face de fixation fixée rigidement et de façon étanche autour de ladite portion proximale du doigt chauffant, et en ce que lesdites première et deuxième faces de fixation de la douille de montage sont au 25 moins partiellement radialement en regard l'une de l'autre. De préférence, avantageusement et selon l'invention, ledit manchon capteur d'efforts s'étend axialement au-delà desdites faces de fixation de la douille de montage vers l'extrémité proximale du doigt chauffant. Il en résulte notamment que le manchon capteur d'efforts fournit des signaux représentatifs des efforts de cisaillement entre 30 ces deux faces de fixation de la douille de montage. Également, les déformations de la culasse ou du corps de bougie n'interfèrent pas avec la détection par le manchon capteur d'efforts. En outre, lorsque le doigt chauffant monte en température, un flux de chaleur peut s'instaurer radialement dans la douille de montage entre les deux faces de fixation, ce qui favorise l'évacuation des calories vers la culasse, de sorte que les autres éléments de la bougie de préchauffage, dont le manchon capteur d'efforts, sont moins sujets à des températures extrêmes. En outre, avantageusement et selon l'invention, ladite première extrémité axiale du manchon capteur d'efforts est une extrémité distale de ce dernier, et ladite deuxième extrémité axiale du manchon capteur d'efforts est une extrémité proximale de ce dernier.

En particulier, avantageusement et selon l'invention, la douille de montage comprend un tube de liaison entourant le manchon capteur d'efforts et reliant ladite deuxième extrémité axiale du manchon capteur d'efforts à ladite première face de fixation. Il en résulte que le manchon capteur d'efforts prend appui respectivement sur le doigt chauffant et sur le corps de bougie en des zones qui sont radialement au moins sensiblement en regard l'une de l'autre, et détecte donc ainsi les efforts de cisaillement entre ces deux zones. En outre, il est à noter que ladite première extrémité axiale du manchon capteur d'efforts est située en une position plus proximale que ladite première face de fixation. Par ailleurs, avantageusement et selon l'invention, la douille de montage comprend un manchon de réception du doigt chauffant formant ladite deuxième face de fixation, et une bague de fixation formant ladite première face de fixation, ledit manchon de réception étant guidé en translation axiale dans la bague de fixation, le manchon de réception étant relié à une extrémité distale de la bague de fixation. L'extrémité distale du manchon de réception est reliée à la bague de fixation de façon à présenter une élasticité axiale résistant aux déplacements du doigt chauffant en translation axiale dans le sens proximal, de sorte que le manchon capteur d'efforts subit des efforts de valeurs absolues diminuées par la résistance élastique ainsi formée. Par exemple, l'extrémité distale du manchon de réception est retroussée du côté proximal vers l'extérieur, de sorte que le retroussement ainsi formé présente une élasticité en flexion. En outre, ce retroussement est lui même étanche, l'extrémité distale du manchon de réception et la bague de fixation étant 2969741 io adaptés pour assurer une étanchéité entre le doigt chauffant et le corps de bougie à l'extrémité distale de ce dernier. Il est à noter que le tube de liaison est avantageusement choisi de façon à présenter une élasticité en traction axiale permettant de compenser les 5 variations de propriétés mécaniques, notamment d'élasticité, de l'extrémité distale du manchon de réception en fonction de la température. En pratique, il en résulte que ledit tube de liaison peut être par exemple formé d'un tube métallique très fin réalisé en un matériau identique ou similaire au matériau constitutif du manchon de réception, ou en tout cas présentant des variations identiques ou similaires 10 d'élasticité en fonction de la température. Avantageusement et selon l'invention, le tube de liaison est relié à une extrémité proximale de la bague de fixation. Par ailleurs, avantageusement et selon l'invention, le manchon capteur d'efforts est formé d'un bloc tubulaire et le doigt chauffant -notamment le tube métallique périphérique du doigt chauffant- traverse axialement intégralement 15 la douille de montage et au moins partiellement le manchon capteur d'efforts. Ce bloc tubulaire formant le manchon capteur d'efforts intègre au moins une rondelle piézoélectrique ou au moins une jauge de contraintes. Le manchon capteur d'efforts porté par la douille de montage (à l'extrémité proximale du manchon de réception et par le tube de liaison) est adapté pour ne pas gêner les mouvements en translation 20 du doigt chauffant par rapport au corps de bougie. L'invention concerne également une bougie de préchauffage caractérisée en combinaison par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention 25 apparaîtront la lecture de la description suivante qui se réfère aux figures annexées représentant à titre d'exemples non limitatifs des modes de réalisation de l'invention, et dans lesquelles : - la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale de la partie distale d'une bougie de préchauffage selon un premier mode de réalisation de l'invention, 2969741 ii - les figures 2 à 5 sont des vues schématiques en élévation de différentes étapes de fabrication d'une bougie de préchauffage selon le premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 6 est une vue schématique en perspective d'un manchon capteur 5 d'efforts selon une variante de réalisation conforme à l'invention, - la figure 7 est une vue schématique en coupe axiale de la partie distale d'une bougie de préchauffage selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, - la figure 8 est un schéma illustrant la cinématique fonctionnelle d'une bougie de préchauffage selon l'invention, 10 - la figure 9 est une vue schématique en coupe axiale partielle d'une bougie de préchauffage selon le premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 10 est une vue d'un détail de la figure 9, - la figure 11 est une vue schématique en coupe axiale du détail de la connexion électrique de la liaison capteur d'une bougie de préchauffage selon le 15 premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 12 est une vue schématique d'un détail de la figure 11, - la figure 13 est une vue schématique en coupe selon la ligne XIII-XIII de la figure 1l, - la figure 14 est une vue schématique en perspective partiellement arrachée 20 d'une bougie de préchauffage selon le premier mode de réalisation de l'invention illustrant en particulier la première face orientée vers l'extérieur du connecteur flexible formant la liaison capteur, - la figure 15 est une vue schématique de détail en perspective de la deuxième face orientée vers l'intérieur, de l'extrémité distale du connecteur flexible. 25 Une bougie de préchauffage selon l'invention comprend un doigt chauffant 11 qui, dans l'exemple de la figure 1 est du type dit entièrement métallique, constitué essentiellement d'un tube 59 métallique. Ce tube 59 métallique est ainsi un tube métallique pouvant être qualifié de périphérique, et reçoit une électrode 12 d'alimentation électrique (qui n'est pas considérée comme faisant partie 30 intégrante du doigt chauffant lui-même), permettant son alimentation par un courant apte à chauffer au moins une résistance 69 électrique disposée à l'extrémité distale de l'électrode 12 à l'intérieur du tube 59 métallique et apte à générer (par effet Joule) un échauffement de l'extrémité distale du doigt chauffant 11. L'électrode 12 s'étend dans le tube 59 métallique, sur une certaine longueur de ce dernier, et en est isolée par un matériau isolant intercalaire 64. L'électrode 12 s'étend en saillie axialement au-delà de l'extrémité proximale 38 du doigt chauffant 11. L'électrode 12 présente une extrémité proximale 97 reliée à un connecteur 98 d'alimentation électrique. Ce doigt chauffant 11 est reçu dans un corps de bougie 13 formant à cet effet un logement 14 de réception. Le doigt chauffant 11 s'étend longitudinalement selon un axe 41 principal qui est aussi un axe du corps de bougie 13, du logement 14 de réception, et d'une portion 43 filetée de la paroi externe 42 du corps de bougie 13 destinée à permettre la fixation de la bougie de préchauffage dans un trou traversant taraudé de la culasse d'un moteur. Dans tout le texte, les termes « axial » et « radial » et leurs dérivés se réfèrent à l'axe 41 principal.

Le corps de bougie 13, sa paroi externe 42, le logement 14 de réception ainsi que la paroi interne 44 du corps de bougie 13 qui délimite le logement 14 de réception sont de préférence globalement symétriques de révolution autour de l'axe 41 principal, mais toute autre forme ne respectant pas cette symétrie révolution est cependant également envisageable. Cela étant, le corps de bougie 13 est formé, à sa portion distale formant le logement 14 de réception, par un tube 45 dont la paroi interne 44 est cylindrique (de révolution ou non, c'est-à-dire dont la base n'est pas nécessairement circulaire) par rapport à l'axe 41 principal. Ce tube 45 présente une extrémité distale 46 refermée par une rondelle tronconique 47 constituant l'extrémité distale du corps de bougie 13. Le logement 14 de réception s'étend donc à partir de la rondelle tronconique 47 axialement dans la direction proximale. Le doigt chauffant 11 s'étend axialement dans la direction distale au-delà du corps de bougie 13 et de la rondelle 47 à travers l'ouverture centrale de cette dernière, en présentant une portion distale 49 destinée à s'étendre dans l'atmosphère de la chambre de combustion. Le doigt chauffant 11 présente également une portion proximale 50 s'étendant dans le logement 14 de réception.

Le logement 14 de réception contient une douille de montage 48 du doigt chauffant 11. Cette douille de montage 48 a pour fonction de solidariser le doigt chauffant 11 par rapport au corps de bougie 13 en autorisant des légers déplacements en translation axiale du doigt chauffant 11 par rapport au corps de bougie 13 sous l'effet des variations de pression de l'atmosphère de la chambre de combustion. La douille de montage 48 comprend également des moyens 15, 16 d'étanchéité assurant l'étanchéité entre le doigt chauffant 11 et le corps de bougie 13, de façon à délimiter une zone proximale 51 du logement de réception 14 non soumise à l'atmosphère de la chambre de combustion.

La douille de montage 48 comprend une bague de fixation 15 globalement cylindrique et présentant une paroi 19 cylindrique orientée radialement vers l'extérieur et fixée rigidement et de façon étanche à la paroi interne 44 (orientée radialement vers l'intérieur) du logement de réception 14, notamment par au moins une soudure 21 périphérique qui peut être réalisée par laser à travers l'épaisseur du tube 45. La paroi 19 de la bague de fixation 15 forme donc une première face de fixation de la douille de montage 48, à la paroi interne 44 en regard du logement de réception 14. La bague de fixation 15 présente une paroi 20 interne cylindrique formant un alésage traversant axialement la bague de fixation 15. Le diamètre interne de cette paroi 20 interne de la bague de fixation 15 est supérieur au diamètre périphérique de la portion proximale 50 du doigt chauffant 11 en regard, de façon à ménager radialement un espace pour l'interposition d'un manchon de réception 16 entre la bague de fixation 15 et la portion proximale 50 du doigt chauffant 11.

Le manchon de réception 16 présente une partie principale tubulaire formée d'un tube fin métallique. Ce tube fin métallique est préférence en acier inoxydable à hautes caractéristiques, notamment présentant un module d'Young supérieur à 150 GPa, notamment de l'ordre de 200 GPa, une limite d'élasticité supérieure à 600 MPa, par exemple de l'ordre de 800 MPa, et une tenue en fatigue (contrainte maximum pour laquelle le nombre de cycles est infini) d'au moins 300 MPa, par exemple de l'ordre de 400 MPa. Il est par exemple en acier 17-4PH ou en acier inconel. La partie principale tubulaire du manchon 16 de réception présente une paroi 22 cylindrique interne (orientée radialement vers l'intérieur) dont le diamètre interne correspond à celui de la portion proximale 50 du doigt chauffant 11 (notamment typiquement de 4 mm selon les normes en vigueur) de façon à être au contact de cette portion proximale 50 et fixée rigidement et de façon étanche à cette dernière par au moins une soudure 23 périphérique (notamment deux cordons de soudure périphérique dans l'exemple représenté figure 1). La paroi 22 du manchon de réception 16 fixée rigidement et de façon étanche autour de la portion proximale 50 du doigt chauffant 11 constitue donc une deuxième face 22 de fixation de la douille de montage 48, sur le doigt chauffant 11. La partie principale tubulaire du manchon de réception 16 présente une paroi 52 cylindrique périphérique orientée radialement vers l'extérieur, c'est-à-dire en regard de la paroi 20 interne de la bague de fixation 15. Un jeu très faible -notamment de l'ordre de 0,2 mm- est ménagé radialement entre ces parois 52, 20 cylindriques en regard, de façon à permettre les déplacements en translation axiale du manchon de réception 16 par rapport à la bague de fixation 15. Le manchon de réception 16 présente une extrémité distale 24 fixée rigidement et de façon étanche -notamment par au moins une soudure 39 périphérique- à l'extrémité distale 25 de la bague de réception 15. L'extrémité distale 24 du manchon de réception 16 est retroussée vers l'extérieur et du côté proximal de façon à former un retroussement 26 passant autour de l'extrémité distale 25 de la bague de réception 15, ce retroussement 26 présentant une portion d'extrémité 40 proximale fixée rigidement et de façon étanche par ladite soudure 39 périphérique à l'extrémité distale de la paroi 19 radialement orientée vers l'extérieur de la bague de fixation 15. De préférence, un évidement périphérique est ménagé dans la face radialement orientée vers l'extérieur de cette extrémité distale de la paroi 19 de la bague de fixation 15 pour la réception de la portion d'extrémité 40 proximale du retroussement 26, de façon à éviter toute surépaisseur. Cette portion d'extrémité 40 proximale du retroussement 26 forme un anneau 40 tubulaire périphérique d'extrémité s'étendant du côté proximal, et parallèlement à ladite partie principale tubulaire du manchon de réception 16 lorsque le retroussement 26 est de 180°. Il est à noter que, en variante (non représentée), le retroussement 26 peut ne pas être effectué à 180° par rapport à la partie principale tubulaire du manchon de réception 16, mais selon un angle de retroussement inférieur à 180° ou supérieur à 180°. L'angle de retroussement (du retroussement 26 par rapport à la partie principale tubulaire du manchon de réception 16) est cependant supérieur à 120 ° et inférieur à 240 °. La hauteur axiale de ladite portion d'extrémité 40 proximale (notamment de l'anneau 40 tubulaire d'extrémité) est inférieure -notamment très inférieure- à la hauteur axiale de la partie principale tubulaire du manchon de réception 16. Autrement dit l'extrémité proximale du retroussement 26 est décalée du côté distal par rapport à l'extrémité proximale de la partie principale tubulaire du manchon de réception 16. Ce retroussement 26, qui peut être par exemple réalisé par emboutissage, présente, entre la partie principale tubulaire du manchon de réception 16 et la portion d'extrémité 40 retroussée du côté proximal, une portion de liaison 80 recourbée, et cette portion de liaison 80 recourbée présente une section dans un plan radial qui est courbe et à courbure continue, notamment en forme générale d'arc de cercle, de préférence de demi-cercle ou de U (la portion de liaison 80 étant en forme générale hémi torique), ou de J en considérant la partie principale tubulaire. En variante, rien n'empêche de prévoir une portion de liaison 80 présentant une section de courbure non constante, par exemple en forme générale de portion d'ellipse ou autre. Ce retroussement 26 forme ainsi une portion d'extrémité du manchon de réception 16 présentant une élasticité en flexion, et donc admettant des déplacements en translation axiale du doigt chauffant 11 par rapport à la bague de fixation 15 (et donc par rapport au corps de bougie 13) dans une gamme d'amplitude suffisamment importante, et avec un rappel élastique du doigt chauffant en translation axiale selon un coefficient de raideur K1 prédéterminé qui peut être ajusté à une valeur relativement faible, par un choix approprié du matériau constitutif du manchon de réception 16 et de son épaisseur. De préférence, le manchon de réception 16, y compris le retroussement 26, présente une épaisseur sensiblement constante, par exemple de l'ordre de 0,35 mm. Il est à noter que le retroussement 26 de l'extrémité distale du manchon de réception 16 présente de nombreux avantages. En particulier, un tel retroussement 26 peut être simplement réalisé par emboutissage. Il permet l'insertion du manchon de réception par l'extrémité proximale du doigt chauffant 11, sans risque de détériorer ce dernier. Lors des déformations, les contraintes au sein du retroussement 26 sont de valeur maximum du côté proximal non soumis à l'atmosphère corrosive de la chambre de combustion. Malgré une épaisseur relativement importante, notamment de l'ordre de 0,35 mm, on obtient un coefficient d'élasticité relativement faible autorisant des déplacements relativement importants du doigt chauffant 11. Également, il permet de réaliser un organe thermiquement conducteur de faible dimension, et donc de faible résistance thermique entre le doigt chauffant 11 et le corps de bougie 13 à l'extrémité distale de ce dernier. La partie principale tubulaire du manchon de réception 16 traverse axialement toute la longueur de la bague de fixation 15 en dépassant légèrement l'extrémité proximale 28 de cette dernière. Les parois cylindriques 52, 20 en regard et le faible jeu (typiquement de l'ordre de 0,2 mm) qui les sépare, ainsi que les matériaux constitutifs du manchon de réception 16 et de la bague fixation 15 qui sont métalliques et thermiquement conducteurs, facilitent les échanges thermiques entre la portion proximale 50 du doigt chauffant 11 et le corps de bougie 13 radialement au niveau du manchon de réception 16 et de la bague de fixation 15. Autrement dit, un pont thermique radial est ainsi réalisé par le manchon de réception 16 et la bague de fixation 15. Il en résulte en particulier que les éléments situés dans le logement de réception 14 au-delà du manchon de réception 16 et de la bague fixation 15 du côté proximal, dont le manchon 17 capteur d'efforts décrit ci-après, sont moins soumis aux températures élevées du doigt chauffant 11 et de la chambre de combustion.

L'extrémité proximale 27 du manchon de réception 16 vient en contact d'une extrémité distale 32 d'un manchon 17 capteur d'efforts, globalement tubulaire, et qui s'étend axialement en prolongation du manchon de réception 16, entièrement autour de la portion proximale 50 (de plus grand diamètre, égal à 4 mm) du tube 59 métallique du doigt chauffant 11. Le manchon 17 capteur d'efforts est symétrique de révolution autour de l'axe 41, et coaxial au doigt chauffant 11 et au logement de réception 14. Le manchon 17 capteur d'efforts jouxte axialement immédiatement la douille 48 de montage axialement du côté proximal. Le manchon 17 capteur d'efforts comprend, dans le mode de réalisation représenté figure 1, une bague distale 31 fixée rigidement à la paroi périphérique du manchon de réception 16 par au moins une soudure périphérique 53. Cette bague distale 31 est emmanchée sur l'extrémité proximale 27 du manchon de réception 16 et présente, à son extrémité proximale, un jeu radial avec la paroi périphérique du doigt chauffant 11 (plus précisément du tube 59 métallique du doigt chauffant 11). L'extrémité distale 32 de la bague distale 31 constitue une première extrémité axiale du manchon 17 capteur d'efforts, qui est reliée rigidement au doigt chauffant 11 -plus précisément au tube 59 métallique du doigt chauffant 11- via le manchon de réception 16. Cette extrémité distale 32 du manchon 17 capteur d'efforts est donc entraînée en translation axiale par les déplacements du doigt chauffant 11 selon l'axe 41, au moins dans le sens proximal, et, dans les modes de réalisation représentés, dans les deux sens. Cette extrémité distale 32 du manchon 17 capteur d'efforts est axialement à distance de l'extrémité proximale 28 de la bague de fixation 15, de façon à ne pas venir en butée contre cette dernière au cours des déplacements axiaux du doigt chauffant 11. Mais l'extrémité distale 32 de la bague distale 31 est aussi proche que possible de la bague de fixation 15, de sorte que le manchon 17 capteur d'efforts surmonte immédiatement la bague de fixation 15 du côté proximal. La bague distale 31 est surmontée (du côté proximal) par une première rondelle 33 de matériau piézoélectrique, elle-même surmontée par une rondelle 34 centrale de matériau électriquement conducteur, elle-même surmontée par une deuxième rondelle 35 en matériau piézoélectrique, elle-même surmontée par une bague proximale 36.

Les différentes bagues et rondelles 31, 33, 34, 35, 36 ainsi empilées du manchon 17 capteur d'efforts présentent au moins sensiblement un même diamètre interne légèrement supérieur au diamètre périphérique du tube 59 métallique du doigt chauffant 11, de façon à ne pas venir au contact de ce dernier.

Leur épaisseur radiale est aussi faible que possible de façon à pouvoir loger dans le logement de réception 14 autour de la portion proximale 50 du tube 59 métallique du doigt chauffant 11 (présentant un diamètre périphérique de 4 mm), tout en permettant néanmoins une détection des contraintes de compression axiales générées au sein des rondelles piézoélectrique 33, 35. Typiquement, l'épaisseur radiale des rondelles piézoélectriques 33, 35 est de l'ordre de 1 mm. La bague proximale 36 du manchon 17 capteur d'efforts présente une extrémité proximale 37 qui constitue aussi une deuxième extrémité axiale proximale du manchon 17 capteur d'efforts. Dans le mode de réalisation représenté figure 1, l'extrémité proximale 37 du manchon 17 capteur d'efforts est située au-delà, du côté proximal, de l'extrémité proximale 38 du doigt chauffant 11, le doigt chauffant 11 ne traversant pas intégralement axialement le manchon 17 capteur d'efforts. Néanmoins, il est à noter que le manchon 17 capteur d'efforts ne s'étend pas entièrement autour de l'électrode 12 d'alimentation électrique, et est situé dans une position la plus distale possible à l'intérieur du logement de réception 14 et du côté proximal de la douille 48 de montage, cette dernière étant située à l'extrémité distale du logement de réception 14. La bague proximale 36 du manchon 17 capteur d'efforts présente une épaisseur radiale légèrement supérieure à celle de la bague distale 31, de la rondelle centrale 34 et des rondelles piézoélectrique 33, 35. Un tube de liaison 18 métallique fin s'étend autour du manchon 17 capteur d'efforts à partir de la bague proximale 36 et du côté distal jusqu'à la bague de fixation 15. Ce tube de liaison 18 est donc interposé entre le manchon 17 capteur d'efforts et la paroi interne 44 du logement de réception 14. Le tube de liaison 18 présente une extrémité proximale 30 fixée rigidement à la bague proximale 36 du manchon 17 capteur d'efforts par au moins une soudure périphérique 54, et une extrémité distale 29 fixée rigidement par au moins une soudure périphérique 55 à l'extrémité proximale 28 de la bague de fixation 15, de préférence dans un évidement ménagé dans la paroi 19 de cette dernière radialement orientée vers l'extérieur pour éviter toute surépaisseur. Du fait de la surépaisseur radiale de la bague proximale 36 du manchon 17 capteur d'efforts, un jeu radial est ménagé entre les rondelles piézoélectrique 33, 35, la rondelle 34 et la bague distale 31 du manchon 17 capteur d'efforts d'une part, et le tube de liaison 18 d'autre part. Également, le tube de liaison 18 est suffisamment fin pour qu'un jeu radial soit ménagé sur toute sa longueur axiale entre sa paroi cylindrique radialement orientée vers l'extérieur et la paroi interne 44 du logement de réception 14 du corps de bougie 13 en regard. De la sorte, le tube de liaison 18 ne vient pas au contact du corps de bougie 13. Le tube de liaison 18 relie donc l'extrémité proximale 37 du manchon 17 capteur d'efforts à la bague de fixation 15, et donc au corps de bougie 13. Mais cette liaison reportant le point d'appui de l'extrémité proximale 37 du manchon 17 capteur d'efforts au niveau de la bague de fixation 15, les contraintes de compression générées dans le manchon 17 capteur d'efforts sont en fait représentatives des efforts de cisaillement, générés par les déplacements axiaux du doigt chauffant 11, entre la portion proximale 50 du doigt chauffant 11 au contact du manchon de réception 16 et la bague de fixation 15. En outre, les deux extrémités axiales du manchon 17 capteur d'efforts prenant appui respectivement sur le doigt chauffant 11 (plus précisément sur le tube 59 métallique du doigt chauffant 11), et sur le corps de bougie 13, en des zones qui sont au moins sensiblement en regard radialement l'une de l'autre, les signaux délivrés par le manchon 17 de capteur d'efforts ne sont pas perturbés par les déformations de la culasse ou du corps de bougie 13 ou d'autres éléments intermédiaires, à l'exception du tube de liaison comme expliqué ci-après. Le tube de liaison 18 qui est très fin présente une certaine élasticité en traction axiale rappelant l'extrémité proximale 37 du manchon 17 capteur d'efforts dans le sens distal avec un coefficient de raideur prédéterminé K2 dont la valeur peut être ajustée par un choix approprié du matériau constitutif du tube de liaison 18 et de ses dimensions. Par exemple, le tube de liaison 18 est formé d'un matériau choisi parmi les aciers inoxydables à hautes caractéristiques, et son épaisseur (différence entre le rayon de sa paroi externe et celui de sa paroi interne) est de l'ordre de 0,2mm. Le tube de liaison 18 est de préférence en acier inoxydable à hautes caractéristiques présentant un module d'Young supérieur à 150 GPa, notamment de l'ordre de 200 GPa, une limite d'élasticité supérieure à 600 MPa, par exemple de l'ordre de 800 MPa, et une tenue en fatigue (contrainte maximum pour laquelle le nombre de cycles est infini) d'au moins 300 MPa, par exemple de l'ordre de 400 MPa. Il est par exemple en acier 17-4PH ou en acier inconel. Dans les modes de réalisation représentés sur les figures, l'extrémité proximale 30 du tube de liaison 18 est simplement soudée à l'extérieur de l'extrémité 37 proximale de la bague proximale 36 du manchon 17 capteur d'efforts. Il est à noter que rien n'empêche de prévoir, pour obtenir une valeur appropriée de ce coefficient de raideur K2, une liaison de l'extrémité proximale 30 du tube de liaison 18 à la bague proximale 36 du manchon 17 capteur d'efforts avec un repliement formant un retroussement vers l'intérieur et du côté distal, ce retroussement s'étendant autour de l'extrémité proximale 37 du manchon 17 capteur d'efforts, de façon similaire au retroussement 26 de l'extrémité distale du manchon de réception 16. La cinématique générale fonctionnelle d'une bougie selon l'invention est représentée sur le schéma de la figure 8. Le tube de liaison 18 présente par ailleurs au moins une lumière 56 ménagée à travers toute son épaisseur à partir de son extrémité proximale 30 sur une partie de sa hauteur jusqu'à la rondelle centrale 34 du manchon 17 capteur d'efforts, de façon à permettre le passage d'une patte 57 de connexion électrique soudée à l'extérieur de la rondelle centrale 34 et s'étendant du côté proximal. Cette patte 57 de connexion électrique permet de transmettre les signaux générés par les rondelles piézoélectriques 33, 35 du côté proximal à un circuit électronique 90 de traitement du signal délivré par le manchon 17 capteur efforts. La patte 57 de connexion électrique est formée à l'extrémité distale d'un connecteur flexible 71, en forme générale de bande multicouche, représenté figures 11 à 13. Ce connecteur 71 comprend une couche de support 72 en matériau isolant, de préférence souple en flexion, présentant une première face 73 orientée radialement vers l'extérieur de l'axe 41 principal du doigt chauffant, cette première face 73 portant une ligne 74 de signal. La ligne de signal est formée d'une piste métallique (par exemple en cuivre) déposée sur ladite première face 73 et s'étendant longitudinalement le long du connecteur, entre une extrémité distale 75 de la couche de support 72, et le circuit 90 électronique de traitement du signal délivré par le manchon 17 capteur d'efforts, ce circuit 90 électronique de traitement étant porté sur une portion d'extrémité proximale de la première face 73. La ligne 74 de signal est reliée, via une traversée 77 conductrice formée à travers l'épaisseur de la couche de support 72 et à son extrémité distale 75, à un plot 78 d'extrémité appliqué sur la deuxième face 79, orientée radialement vers l'axe 41 principal du doigt chauffant, et donc opposée à la première face 73, de la couche de support 72. La traversée 77 est par exemple remplie de colle conductrice 76. Ce plot 78, qui est en matériau conducteur (par exemple du cuivre déposé sur la face 79) est connecté (par soudure ou par une colle conductrice) à la rondelle centrale 34, de sorte que la ligne 74 de signal transmet au circuit 90 électronique de traitement les signaux électriques délivrés par le manchon 17 capteur d'efforts. La ligne 74 de signal ne s'étend en largeur que sur une partie de la largeur de la première face 73, et en partie médiane de celle-ci. La première face 73 porte aussi deux lignes 81 conductrices de masse s'étendant le long de cette première face 73 et de chaque côté de la ligne 74 de signal, et autour de la traversée 77, de façon à former un blindage périphérique autour de cette ligne 74 de signal. Chaque ligne 81 conductrice de masse est formée par exemple d'une piste de matériau conducteur (par exemple en cuivre) déposée sur la première face 73, et est reliée à la masse électrique du corps de bougie, par exemple au niveau du circuit 90 électronique de traitement. Avantageusement, une couche 83 d'isolant recouvre chaque piste conductrice (ligne 74 de signal et lignes 81 de masse) portée par ladite première face 73 de façon à éviter tout contact avec la paroi interne du corps de bougie en regard. Cette couche 83 peut être formée d'une couche de vernis isolant recouvrant entièrement la première face 73.

Ladite deuxième face 79 de la couche de support 72 orientée radialement vers l'intérieur, vers l'axe 41 principal du doigt chauffant, porte une couche 82 conductrice de masse. Cette couche 82 conductrice de masse est formée par exemple d'une piste large de matériau conducteur déposée sur la deuxième face 79, au moins sensiblement selon toute la largeur de cette demière, et est reliée à la masse électrique du corps de bougie, par exemple au niveau du circuit 90 électronique de traitement. En outre la largeur de la couche 72 de support, et donc de la couche 82 conductrice de masse, est aussi grande que possible, notamment plus grande que celle de la ligne 74 de signal, et supérieure au rayon du logement de réception cylindrique formé à l'intérieur du corps de bougie. De la sorte l'efficacité du blindage ainsi formé est optimisée.

La couche 82 conductrice de masse est interrompue à son extrémité distale 85, à distance du plot 78, pour éviter tout contact électrique avec ce dernier. De préférence la couche 82 conductrice de masse ne dépasse pas du côté distal, la bague proximale 36 du manchon 17 capteur d'efforts. L'extrémité distale 85 de la couche 82 conductrice de masse est connectée (par soudure ou par une colle conductrice) à la bague proximale 36 du manchon 17 capteur d'efforts. La couche 82 conductrice de masse est ainsi interposée (radialement) entre l'électrode 12 d'alimentation électrique (centrée axialement sur l'axe principal 4) du doigt chauffant 11 et la ligne 74 de signal de transmission des signaux électriques du manchon 17 capteur d'efforts, et fait donc office de blindage électrique évitant tout couplage capacitif. Ainsi la couche 82 conductrice de masse s'étend donc longitudinalement le long de la liaison électrique d'alimentation électrique du doigt chauffant et de la ligne 74 de signal en étant disposée entre l'axe 41 principal et la ligne 74 de signal. La ligne 74 de signal se trouve alors entourée de toutes parts par un blindage conducteur relié à la masse : ladite couche 82 conductrice de masse formant un blindage du côté intérieur, les lignes 82 conductrices de masse formant ledit blindage latéral périphérique, et le corps de bougie métallique du côté extérieur. Le connecteur 71 souple multicouche ainsi formé constitue une liaison électrique, dite liaison 71 capteur, s'étendant dans le corps de bougie entre le capteur d'efforts 17 et une portion proximale 84 du corps 13 de bougie, cette liaison 71 capteur étant entièrement blindée.

Le circuit 90 électronique de traitement est avantageusement adapté pour délivrer, sur une borne de sortie proximale du corps de bougie, une tension électrique représentative des signaux délivrés par le manchon 17 capteur d'efforts, et donc de la pression cylindre. Ce circuit 90 peut être formé d'un circuit intégré amplificateur de charges. Ainsi, une bougie de préchauffage selon l'invention constitue un ensemble indépendant, et autonome, pouvant être fabriqué, configuré, réglé et qualifié en usine, et livré prêt à l'emploi sur tout moteur. Par ailleurs, le corps de bougie 13 est composé de plusieurs tubes métalliques distincts assemblés rigidement en prolongation axialement les uns des autres, à savoir un tube 95 proximal métallique prolongé axialement par le tube 45 distal métallique. Le tube 95 proximal forme notamment une portion proximale 84 du corps de bougie 13 recevant le circuit 90 électronique de traitement du signal et différents connecteurs de la bougie de préchauffage. La portion filetée 43 de montage de la bougie de préchauffage sur la culasse du moteur est formée sur la paroi externe de ce tube proximal métallique 95. Le tube 45 distal présente une épaisseur (différence entre son rayon externe et son rayon interne) qui est plus faible que celle du tube 95 proximal. Le tube 95 proximal présente à son extrémité distale, un rétrécissement 96 de sa paroi externe formant un logement pour la réception de l'extrémité proximale du tube 45 distal. De préférence, ce rétrécissement de réception 96 présente une épaisseur correspondant à celle du tube 45 distal, de sorte que les parois externes du tube 95 proximal et du tube 45 distal sont en continuité l'une de l'autre à la jonction entre les deux tubes 45, 95, le tube 95 proximal et le tube 45 distal présentant tous les deux un même diamètre externe. Le tube 45 distal et le tube 95 proximal sont assemblés aboutés l'un à l'autre par soudure laser. Le tube 45 distal est formé d'un premier alliage métallique, le tube 95 proximal est formé d'un deuxième alliage métallique, et le premier alliage métallique formant le tube 45 distal présente des propriétés mécaniques supérieures à celles du deuxième alliage métallique formant le tube 95 proximal. Plus particulièrement, avantageusement et selon l'invention, le premier alliage métallique formant le tube 45 distal présente une limite d'élasticité supérieure à celle du deuxième alliage métallique formant le tube 95 proximal. En particulier, avantageusement et selon l'invention, lesdits alliages métalliques sont choisis de façon à compenser la réduction d'épaisseur entre le tube 95 proximal et le tube 45 distal en assurant une continuité des propriétés mécaniques (notamment de la limite d'élasticité). Avantageusement et selon l'invention, la différence d'épaisseur entre le tube 45 distal et le tube 95 proximal est telle que : Y1xS1=Y2xS2, Y1 étant la limite d'élasticité de l'alliage métallique formant le tube proximal, S1 étant la section formée par ladite épaisseur du tube proximal, Y2 étant la limite d'élasticité de l'alliage métallique formant le tube distal, S2 étant la section formée par ladite épaisseur du tube distal. Par exemple, le premier alliage métallique formant ledit tube 45 distal est en acier inoxydable à hautes caractéristiques, notamment présentant un module d'Young supérieur à 150 GPa, notamment de l'ordre de 200 GPa, une limite d'élasticité supérieure à 600 MPa, par exemple de l'ordre de 800 MPa, et une tenue en fatigue (contrainte maximum pour laquelle le nombre de cycles est infini) d'au moins 300 MPa, par exemple de l'ordre de 400 MPa. Il est par exemple en acier 17-4PH ou en acier inconel. Avantageusement, le deuxième alliage métallique formant ledit tube 95 proximal est peut être un acier inoxydable à usinage rapide, par exemple présentant une limite d'élasticité de l'ordre de 150 MPa.

Un tel tube 45 distal d'épaisseur réduite permet notamment d'augmenter l'espace interne disponible pour former ledit logement 14 de réception, et ce pour un même diamètre externe et pour des propriétés mécaniques sensiblement inchangées de l'ensemble du corps de bougie 13. De préférence, au moins dans ce mode de réalisation où le manchon 17 capteur d'efforts comprend au moins une rondelle piézoélectrique 33, 35, le montage de ce dernier est effectué avec une précharge en compression axiale, par exemple de l'ordre de 100 N, de façon à assurer que chaque rondelle piézo- électrique 33, 35 est toujours comprimée (par les rappels élastiques K1 du retroussement 26 et K2 du tube de liaison 18 qui sont précontraints), quelle que soit la position axiale du doigt chauffant 11 y compris en cas de dépression dans la chambre de combustion. En conséquence, le manchon 17 capteur d'efforts délivre des signaux représentatifs de la variation de la contrainte de compression axiale qu'il subit au cours des déplacements axiaux du doigt chauffant 11 par rapport au corps de bougie 13. Cette précharge axiale en compression peut être obtenue en exerçant un effort de compression axiale entre la bague de fixation 15 (qui présente un épaulement 58 orienté radialement vers l'extérieur et s'étendant du côté distal) et l'extrémité proximale 30 du tube de liaison 18 au moment de réaliser la soudure périphérique 55 de l'extrémité distale 29 du tube de liaison 18 sur l'extrémité proximale 28 de la bague fixation 15 (figure 3). Les figures 2 à 5 représentent différentes étapes d'un procédé 10 de fabrication d'une bougie de préchauffage selon le premier mode de réalisation de l'invention. On fixe tout d'abord par soudure périphérique le manchon de réception 16 autour du doigt chauffant 11, puis on insère et on fixe par soudure périphérique la bague de fixation 15 autour du manchon de réception 16, dans le 15 retroussement 26. On introduit ensuite le manchon 17 capteur d'efforts par l'extrémité proximale 38 du doigt chauffant 11 (figure 2), jusqu'à ce qu'il vienne contre l'extrémité proximale du manchon de réception 16. On réalise la soudure périphérique 53 de la bague distale 31 du manchon 17 capteur d'efforts sur le manchon de réception 16. On introduit ensuite le tube de liaison 18 par l'extrémité 20 proximale 38 du doigt chauffant 11 autour du manchon 17 capteur d'efforts. On réalise ensuite la soudure périphérique de l'extrémité proximale 30 du tube de liaison 18 à l'extrémité proximale 37 du manchon 17 capteur d'efforts. Sous compression axiale (de l'ordre de 100 N), on réalise ensuite la soudure périphérique de l'extrémité distale 29 du tube de liaison 18 sur l'extrémité proximale 28 de la 25 bague de fixation 15 (figure 3). On réalise ensuite les connexions électriques du doigt chauffant 11 (par l'électrode 12) et du manchon 17 capteur d'efforts (par la patte 57) et l'assemblage des différents éléments situés dans la portion proximale de la bougie de préchauffage (figure 4). On insère ensuite par l'extrémité distale du doigt chauffant 11 le tube 45 distal du corps de bougie 13 qui forme le logement de 30 réception 14, puis la rondelle 47 tronconique d'extrémité distale, et on fixe le tout par soudures périphériques (figure 5).

Lorsque la pression cylindre augmente, le doigt chauffant 11 se déplace légèrement axialement en translation dans le sens proximal, ce qui comprime le manchon 17 capteur d'efforts dont les rondelles piézo-électriques 33, 35 fournissent des charges électriques représentatives de cette compression.

Le retroussement 26 de l'extrémité distale du manchon de réception 16 rappelle le doigt chauffant 11 du côté distal à l'encontre de la pression du cylindre, selon le coefficient de raideur K 1. Ce rappel permet de diminuer, pour une même valeur d'augmentation de pression, les contraintes de compression subies par le manchon 17 capteur d'efforts, ce qui augmente sa plage de fonctionnement. Il permet également de limiter les contraintes subies par le tube de liaison 18. L'élasticité du tube de liaison 18, selon le coefficient de raideur K2, permet de diminuer d'une part l'effort subi par le manchon 17 capteur d'efforts pour une même pression cylindre, et d'autre part les contraintes de compression subies par le retroussement 26. Plus la valeur du coefficient de raideur K2 est grande, plus la contrainte subie par le manchon 17 capteur d'efforts est importante (pour une même pression cylindre). En outre, l'élasticité du tube de liaison 18 selon la raideur K2 permet de conserver une membrane d'étanchéité (formée par le retroussement 26) d'épaisseur suffisante (notamment de l'ordre de 0,35 mm) au bénéfice d'une bonne évacuation des calories par conduction thermique via cette membrane d'étanchéité, tout en évitant que cette membrane d'étanchéité ne subisse des contraintes trop importantes (risquant d'entraîner des déformations en plasticité ou des détériorations de la membrane) sous l'effet de dilatations thermiques différentielles. En outre, si le tube de liaison 18 et le manchon de réception 16 sont constitués d'un même matériau, ou de matériaux présentant les mêmes caractéristiques thermiques, les variations des coefficients de raideur K1 et K2 en fonction de la température sont compensées. Avantageusement et selon l'invention, le tube de liaison 18 et le manchon de réception 16 sont constitués d'un même matériau choisi parmi les aciers inoxydables, de préférence les aciers inoxydables à hautes caractéristiques, notamment à haute limite d'élasticité et à haute tenue en fatigue. En particulier, avantageusement et sur l'invention, le tube de liaison 18 le manchon de réception 16 sont constitués d'un même en acier inoxydable à hautes caractéristiques, notamment présentant un module d'Young supérieur à 150 GPa, notamment de l'ordre de 200 GPa, une limite d'élasticité supérieure à 600 MPa, par exemple de l'ordre de 800 MPa, et une tenue en fatigue (contrainte maximum pour laquelle le nombre de cycles est infini) d'au moins 300 MPa, par exemple de l'ordre de 400 MPa. Ils sont par exemple tout deux constitués en acier 17-4PH ou en acier inconel. Le choix des deux coefficients de raideur K1 et K2 permet d'ajuster la bande passante du système mécanique ainsi formé, par exemple de façon à ce qu'il présente un premier mode propre (fréquence fondamentale ou naturelle) en oscillations axiales supérieur à 10 kHz. Par exemple, de bons résultats ont pu être obtenus avec K1 = K2 40N/µm. Comme on le voit, on obtient une bougie de préchauffage de dimensions standards incorporant un capteur d'efforts délivrant des signaux représentatifs de la pression du cylindre de façon parfaitement fiable et précise, non perturbés par les modes propres de déformation du doigt chauffant 11 ou de l'électrode 12 d'alimentation électrique, ni par les déformations du corps de bougie 13 ou de la culasse. En pratique, on constate que le manchon 17 capteur d'efforts ne subit pas de températures supérieures à 170 °C.

Dans le deuxième mode de réalisation représenté figure 6, le doigt chauffant Il' n'est pas formé d'un simple tube métallique, mais d'une barre de céramique 60 enchâssée (et fixée par brasure ou par frettage, c'est-à-dire insérée en force avec une contrainte radiale élastique résiduelle) dans un tube métallique 61 périphérique formant la paroi périphérique du doigt chauffant 11' et le tronçon de diamètre égal à 4 mm du doigt chauffant 11'. Le tube métallique 61 périphérique s'étend axialement non seulement dans le logement de réception 14, mais également au-delà de la rondelle 47 et du corps de bougie 13 en formant pour partie la portion distale du doigt chauffant 11'. La barre de céramique 60 dépasse axialement le tube métallique 61 périphérique aussi bien à son extrémité proximale qu'à son extrémité distale. La barre de céramique 60 incorpore également, de façon connue en soi, un composant résistif alimenté en courant électrique et chauffant par effet Joule.

Le manchon 17 capteur d'efforts s'étend alors encore autour du doigt chauffant 11', c'est-à-dire autour de la portion proximale 63 du tube métallique 61 et de la portion proximale 62 de la barre de céramique 60, dans une position la plus distale possible dans le logement de réception 14, jouxtant axialement immédiatement la bague de fixation 15, et donc la douille 48 de montage, du côté proximal. Dans ce deuxième mode de réalisation représenté, le manchon 17 capteur d'efforts s'étend légèrement au-delà de l'extrémité proximale du tube périphérique 61 du doigt chauffant 11'. Néanmoins, le manchon 17 capteur d'efforts ne dépasse pas du côté proximal l'extrémité proximale du doigt chauffant 11', qui est constituée par l'extrémité proximale de la barre de céramique 60. L'alimentation électrique d'un tel doigt chauffant et réalisé par un bobinage 70 d'un fil conducteur enroulé autour de l'extrémité proximale de la barre de céramique 60, en contact électrique avec cette dernière. Pour le reste, le deuxième mode de réalisation est identique au premier mode de réalisation.

Comme on le voit, l'invention est compatible aussi bien avec un doigt chauffant 11 formé d'un tube 59 métallique, qu'avec un doigt chauffant Il' formé d'une barre 60 de céramique enchâssée dans un tube 61 métallique périphérique. La figure 7 représente une variante de réalisation d'un manchon 67 capteur d'efforts pouvant être utilisé dans une bougie de préchauffage selon l'invention. Dans cette variante, le manchon 67 capteur d'efforts ne comprend pas des rondelles piézoélectriques, mais au moins une jauge de contraintes 65 (fil en serpentin dont la résistance électrique varie en fonction de la déformation) dont les bornes 68 et 66 sont connectées à une patte de connexion électrique similaire à la patte 57 sus-décrite. Dans cette variante de réalisation, le manchon 67 capteur d'efforts peut fonctionner aussi bien en compression qu'en traction axiales. L'invention peut faire l'objet de nombreuses variantes par rapport aux modes de réalisation décrits ci-dessus et représentés sur les figures. En particulier, le manchon 17 capteur d'efforts peut comprendre une seule rondelle piézoélectrique ou plus de deux rondelles piézo-électriques, l'extrémité proximale du manchon 17 capteur d'efforts peut être directement soudée sur le doigt chauffant... En outre, rien n'empêche de prévoir que l'extrémité axiale du manchon capteur d'efforts reliée au doigt chauffant soit son extrémité proximale (et non son extrémité distale), l'extrémité distale du manchon capteur d'efforts étant reliée au corps de bougie. Les soudures peuvent être réalisées par soudure laser ou autrement.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS1/ - Bougie de préchauffage comprenant : - un doigt chauffant (1l, 11') comprenant un tube (59, 61) métallique périphérique, et présentant une extrémité, dite extrémité proximale (38), dotée d'une connexion électrique d'alimentation électrique du doigt chauffant, - un corps de bougie (13) formant un logement de réception (14) du doigt chauffant, ce dernier présentant une portion distale s'étendant axialement en saillie au-delà du corps de bougie, - un dispositif (48) de montage du doigt chauffant dans 10 ledit logement de réception (14), ce dispositif de montage étant adapté pour pouvoir : ^ autoriser des déplacements en translation axiale du doigt chauffant par rapport au corps de bougie et, ^ assurer l'étanchéité entre le doigt chauffant et le corps de bougie, de 15 façon à délimiter une zone proximale (51) du logement de réception non soumise à l'atmosphère d'une chambre de combustion d'un moteur recevant la bougie de préchauffage, - un manchon (17, 67) capteur d'efforts s'étendant entièrement dans ladite zone proximale du logement de réception, ledit manchon 20 capteur d'efforts étant tubulaire et présentant : ^ une première extrémité axiale (32) reliée au doigt chauffant de façon à être entraînée en translation axiale par les déplacements de ce dernier au moins dans un sens, dit sens proximal, dans lequel le doigt chauffant tend à rentrer à l'intérieur du corps de bougie, et 25 ^ une deuxième extrémité axiale (37), opposée à la première extrémité axiale, cette deuxième extrémité axiale étant reliée au corps de bougie de telle sorte que les déplacements en translation axiale du doigt chauffant par rapport au corps de bougie génèrent des contraintes axiales de compression et/ou traction dans ledit manchon capteur 30 d'efforts,caractérisée en ce que ledit manchon (17, 67) capteur d'efforts tubulaire s'étend autour d'une portion, dite portion proximale (50, 63), du tube (59, 61) métallique périphérique du doigt chauffant (11, 11') s'étendant également dans ladite zone proximale (51) du logement de réception (14), et en ce que le manchon (17, 67) capteur d'efforts tubulaire jouxte immédiatement le dispositif (48) de montage axialement du côté proximal. 2/ - Bougie de préchauffage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le doigt chauffant (11') étant formé d'une barre (60) de céramique enchâssée dans un tube (61) métallique périphérique, ledit manchon (17, 67) capteur d'efforts s'étend autour de la portion proximale (63) du tube métallique périphérique du doigt chauffant. 3/ - Bougie de préchauffage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le doigt chauffant (11) étant formé essentiellement d'un tube métallique, ledit manchon (17, 67) capteur d'efforts s'étend autour de la portion proximale (50) de ce tube métallique. 4/ - Bougie de préchauffage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ledit dispositif de montage comprend une douille (48) de montage fixée dans ledit logement de réception (14) et autour de ladite portion proximale (50, 63) du tube (59, 61) métallique périphérique du doigt chauffant, et en ce que le manchon (17, 67) capteur d'efforts est porté par ladite douille (48) de montage. 5/ - Bougie de préchauffage selon la revendication 4, caractérisée en ce que la douille (48) de montage présente une première face (19) de fixation fixée rigidement et de façon étanche à une paroi interne (44) en regard du logement de réception (14), et une deuxième face (22) de fixation fixée rigidement et de façon étanche autour de ladite portion proximale (50, 63) du doigt chauffant, et en ce que lesdites première (19) et deuxième (22) faces de fixation de la douille de montage sont au moins partiellement radialement en regard l'une de l'autre. 6/ - Bougie de préchauffage selon la revendication 5, caractérisée en ce que ledit manchon (17, 67) capteur d'efforts s'étend axialementau-delà desdites faces (19, 22) de fixation de la douille (48) de montage vers l'extrémité proximale du doigt chauffant. 7/ - Bougie de préchauffage selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que ladite première extrémité axiale (32) du manchon capteur d'efforts est une extrémité distale de ce dernier, et en ce que ladite deuxième extrémité axiale (37) du manchon capteur d'efforts est une extrémité proximale de ce dernier. 8/ - Bougie de préchauffage selon la revendication 7, caractérisée en ce que la douille (48) de montage comprend un tube (18) de liaison entourant le manchon (17, 67) capteur d'efforts et reliant ladite deuxième extrémité (37) axiale du manchon capteur d'efforts à ladite première face (19) de fixation. 9/ - Bougie de préchauffage selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisée en ce que la douille (48) de montage comprend un manchon de réception (16) du doigt chauffant formant ladite deuxième face (22) de fixation, et une bague de fixation (15) formant ladite première face (19) de fixation, ledit manchon de réception (16) étant guidé en translation axiale dans la bague de fixation, le manchon de réception étant relié à une extrémité distale (25) de la bague de fixation. 10/ - Bougie de préchauffage selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisée en ce que le tube de liaison (18) est relié à une extrémité proximale (28) de la bague de fixation. Il/ - Bougie de préchauffage selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le manchon (17, 63) capteur d'efforts est formé d'un bloc tubulaire et en ce que le doigt chauffant (11, 11') traverse axialement 25 intégralement la douille (48) de montage et au moins partiellement le manchon (17, 63) capteur d'efforts. 12/ - Bougie de préchauffage selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que le manchon capteur d'efforts comprend au moins une rondelle en matériau piézoélectrique. 30