WO2010066956A1 - Dispositif intégrant un capteur de pression pour la mesure de pressions au sein d'un moteur à combustion interne - Google Patents

Abstract

Ce dispositif comporte une enveloppe extérieure présentant : - une première zone tubulaire (16) à l'intérieur de laquelle est fixé un doigt (4), - une seconde zone tubulaire (40) de diamètre extérieur plus important que celui de la première zone tubulaire (16) et prolongeant la première zone tubulaire (16), et - une partie déformable élastiquement (18) de forme annulaire s'étendant dans un plan transversal par rapport à la première zone tubulaire (16) et reliant la première zone tubulaire (16) à la seconde zone tubulaire (40). Le capteur de pression (8) est disposé entre d'une part un élément (30) solidaire du doigt et d'autre part un élément fixe appelé interface (20) qui est solidaire de la seconde zone tubulaire (40). L'interface (20) présente une zone de contact axial (42) avec un élément constituant la seconde zone tubulaire.

Description

Dispositif intégrant un capteur de pression pour la mesure de pressions au sein d'un moteur à combustion interne

La présente invention concerne un dispositif intégrant un capteur de pression pour la mesure de pressions au sein d'un moteur à combustion interne.

Dans un moteur à combustion interne, notamment un moteur de type Diesel, chaque cylindre comporte typiquement une bougie de préchauffage qui permet de réchauffer l'intérieur de la chambre de combustion correspondante, notamment au démarrage du moteur. Cette bougie de préchauffage est disposée dans un alésage taraudé qui traverse la tête de culasse du moteur. Cette bougie de préchauffage comporte alors un corps fileté adapté à être monté dans l'alésage correspondant de la tête de culasse et un doigt dans lequel est logée une électrode de préchauffage.

Il est également connu d'intégrer un capteur de pression à une telle bougie de préchauffage. En effet, on a remarqué que la connaissance de la valeur de la pression à l'intérieur de chaque cylindre permettait de mieux contrôler le déroulement de la combustion au cœur de ce moteur. Cette information est alors utilisée pour réguler l'injection de carburant dans chacun des cylindres. Les émissions polluantes du moteur peuvent ainsi être réduites et la consommation optimisée.

Dans les bougies de préchauffage de l'art antérieur intégrant un capteur de pression, ce dernier est souvent logé dans une partie du corps de la bougie appelée tête de bougie ou monté sur cette tête de bougie. Cette dernière est la partie du corps de la bougie se trouvant à l'extérieur du cylindre. Le document EP-1 096 141 révèle par exemple une telle bougie de préchauffage.

Dans ces bougies de préchauffage, il convient de transmettre la pression qui règne à l'intérieur du moteur dans le cylindre correspondant jusqu'au capteur de pression disposé à l'extérieur du moteur, dans ou sur la tête de la bougie de préchauffage. Différents montages ont été présentés de manière à ce que les forces exercées sur le doigt de la bougie de préchauffage se trouvant dans le cylindre soient retransmises au capteur de pression. Différentes pièces mécaniques sont alors intercalées entre le capteur de pression et le doigt de la bougie. Ces diverses pièces intercalaires influent sur la mesure réalisée.

Le document FR-2 884 299 propose une bougie de préchauffage comportant un corps tubulaire avec une tête de bougie et une zone de fixation pour sa fixation dans un alésage, un doigt monté sur le corps de la bougie à l'extrémité opposée à la tête de bougie, et un capteur de pression. Dans une telle bougie, le doigt est fixé au corps de bougie de manière à être solidaire de celui-ci dans une zone de liaison et le corps de bougie présente entre sa zone de liaison avec le doigt et sa zone de fixation dans un alésage une partie déformable élastiquement de telle sorte que ladite zone de liaison est mobile et peut se déplacer longitudinalement par rapport à la zone de fixation dans un alésage supposée fixe. Le capteur de pression est quant à lui disposé entre d'une part un élément solidaire de la zone de liaison et d'autre part un élément fixe de la bougie.

De cette manière, la partie déformable élastiquement agit comme une membrane qui dissocie le corps de la bougie en deux parties, une partie fixe destinée à être montée dans une tête de culasse et une partie mobile soumise à la pression régnant dans un cylindre du moteur correspondant. Cette membrane peut se déformer et la partie mobile se déplace longitudinalement. Ce mouvement, qui est une fonction de la pression dans le cylindre, est alors transmis au capteur de pression qui peut ainsi donner une indication sur la pression exercée sur le doigt de la bougie. Avec une telle bougie de préchauffage, la mesure du capteur de pression n'est plus perturbée par des vibrations parasites. En effet, le mouvement de la membrane n'est pas affecté par les contraintes régnant dans la tête de culasse ou dans le reste du corps de la bougie.

Les documents DE-102006 008 639 et DE-10 2006 059 693 montrent des bougies de préchauffage intégrant un capteur de pression. Dans ces bougies, le capteur de pression est placé entre une pièce fixe, solidaire du corps de la bougie, et disposé au-dessus du capteur (c'est-à-dire du côté opposé au doigt), et le doigt vient transmettre par l'intermédiaire de pièces isolantes la pression extérieure qu'il subit. Une pièce, appelée membrane élastique, relie le doigt vers l'extérieur de la bougie pour dissiper la chaleur et ne pas influencer les mesures de pression. La fonction de la membrane élastique décrite dans chacun de ces documents est tout à fait différente de celle décrite dans le document FR-2 884 299.

Il est également connu, dans des moteurs de type Diesel (généralement des moteurs de grosse cylindrée) et de type essence, d'avoir un dispositif dédié pour mesurer la pression dans les chambres de combustion du moteur. Un tel dispositif comporte alors un corps présentant des moyens permettant sa fixation dans une culasse et à l'intérieur duquel se trouve un capteur de pression. La présente invention concerne également de tels dispositifs de mesure de pression. Dans la suite de la description, quand il sera question de bougies ou de bougies de préchauffage, des dispositifs de mesure de pression, appelés parfois SAPS (pour Stand Alone Pressure Sensor ou en français capteur de pression isolé) seront également concernés mais par souci de simplification ils ne seront pas explicitement mentionnés.

Le montage d'une bougie de préchauffage se fait, comme indiqué plus haut, par vissage de la bougie dans un alésage taraudé. Pour réaliser une étanchéité, une butée est prévue en fin de vissage. Cette butée est conique et vient recevoir un cône d'appui réalisé sur le corps de la bougie. Lors du serrage de la bougie, le cône d'appui vient contre la butée conique de la culasse et un couple de serrage est exercé pour garantir une bonne étanchéité entre le corps de bougie et la culasse. Du fait de ce couple de serrage, des forces de réactions sont induites au niveau de la surface de contact entre le corps de bougie et la culasse. Ces forces sont normales à la surface de contact -conique- et présentent donc une composante longitudinale et une composante radiale par rapport au corps de bougie. Dans le cas d'une bougie telle que décrite dans le document précité

FR-2 884 299, le cône d'appui se trouve à proximité immédiate de la partie déformable élastiquement, appelée aussi membrane. De ce fait, les forces induites du couple de serrage créent un couple agissant sur la membrane qui vient influer sur la précontrainte exercée sur le capteur de pression de la bougie de préchauffage décrite. En fonction du couple de serrage, le couple agissant sur la membrane varie et donc aussi la précontrainte du capteur de pression. Ainsi, si l'on démonte puis remonte une bougie, le couple de serrage étant réalisé à la clef dynamométrique, il ne devrait pas y avoir d'influence sensible sur la précontrainte du capteur de pression. Toutefois, les forces exercées au niveau de la surface d'appui ne dépendent pas uniquement du couple de serrage mais aussi des conditions dans lesquelles ce serrage est effectué -état des filets de la bougie et de la culasse, présence ou non de lubrifiant, etc.-. Pour un même couple de serrage, on peut observer des forces induites au niveau de la surface d'appui de la bougie sur la butée conique de la culasse variant du simple au double. Ces remarques sont également applicables à un capteur de pression isolé qui serait réalisé selon l'enseignement du document français précité.

La présente invention a alors pour but de fournir des moyens permettant de mesurer au mieux la pression régnant à l'intérieur d'un cylindre d'un moteur à combustion interne sans être influencé notamment par les montages et démontages d'une bougie de préchauffage intégrant un capteur de pression (ou un capteur de pression isolé). Avantageusement, les mesures de pressions faites ne seront pas, ou le moins possible, influencées par les déformations de la culasse dans laquelle la bougie (ou le capteur de pression isolé) est montée. Un autre but de l'invention est de fournir des moyens permettant d'avoir un couple de serrage relativement élevé de la bougie dans sa culasse afin de garantir une bonne étanchéité sans toutefois risquer d'induire des forces pouvant aller jusqu'à décharger l'élément sensible (piézo-électrique ou semblable) du capteur de pression, c'est-à-dire venant annuler la précontrainte de cet élément sensible.

A cet effet, l'invention propose un dispositif intégrant un capteur de pression pour la mesure de pressions au sein d'un moteur à combustion interne comportant une enveloppe extérieure présentant :

- une première zone tubulaire à l'intérieur de laquelle est fixé un doigt, - une seconde zone tubulaire de diamètre extérieur plus important que celui de la première zone tubulaire et prolongeant la première zone tubulaire, et

- une partie déformable élastiquement de forme annulaire s'étendant dans un plan transversal par rapport à la première zone tubulaire et reliant la première zone tubulaire à la seconde zone tubulaire, le capteur de pression étant disposé entre d'une part un élément solidaire du doigt et d'autre part un élément fixe appelé interface qui est solidaire de la seconde zone tubulaire.

Selon la présente invention, l'interface présente une zone de contact axial avec un élément constituant la seconde zone tubulaire. De cette manière, l'interface peut servir de butée axiale lorsque des forces tendant à agir sur la partie déformable élastiquement pour la déplacer vers l'intérieur du dispositif.

La partie déformable élastiquement, appelée aussi par la suite membrane, permet d'assurer une liaison mécanique entre la première zone tubulaire et la seconde zone tubulaire en ne laissant qu'un degré de liberté entre ces deux zones, à savoir le déplacement axial (ou longitudinal) de l'une par rapport à l'autre.

Une forme de réalisation de la présente invention, permettant notamment de réaliser la butée axiale, prévoit que l'interface présente une zone appelée zone de contact latéral correspondant soit à une zone d'appui latéral entre l'interface et une face intérieure de la seconde zone tubulaire soit à une zone de l'interface présentant un diamètre extérieur correspondant au diamètre extérieur de la seconde zone tubulaire, et que l'épaisseur de la paroi extérieure du dispositif entre la membrane et l'interface, c'est-à-dire en-dessous de la zone de contact latéral, est supérieure à l'épaisseur de la paroi extérieure du dispositif juste au-dessus de la zone de contact latéral.

Pour une meilleure transmission des efforts vers le capteur de pression, la partie déformable élastiquement ne forme par exemple qu'une seule pièce avec la première zone tubulaire. Dans une telle variante de réalisation, la pièce intégrant à la fois la partie déformable élastiquement et la première zone tubulaire présente par exemple au moins une zone de même diamètre extérieur que la seconde zone tubulaire.

Dans un dispositif selon l'invention, l'élément solidaire du doigt est avantageusement précontraint sur le capteur de pression et la contrainte exercée sur le capteur de pression diminue de préférence lorsque le doigt est soumis à une pression extérieure. Ceci permet d'avoir une structure compacte, favorable à une bonne fiabilité des mesures.

Pour limiter aussi les influences de déformation d'une culasse dans laquelle le dispositif est destiné à être monté, l'interface présente avantageusement aussi une zone de contact latéral de faible hauteur par rapport à la hauteur de la seconde zone tubulaire, par exemple de hauteur inférieure au dixième de la hauteur de la seconde zone tubulaire.

Toujours dans le but de limiter l'influence des déformations d'une culasse, la zone de contact axial est disposée de préférence au plus près de la partie déformable élastiquement, par exemple à moins de 2 mm de cette partie.

Dans une première forme de réalisation de l'invention, il est prévu que la première zone tubulaire, la seconde zone tubulaire et la partie déformable élastiquement sont réalisées sur une même pièce appelée corps extérieur, que ledit corps extérieur comporte une surface intérieure, que ladite surface intérieure comporte à proximité de la partie déformable élastiquement un épaulement présentant une surface d'appui axial contigϋe avec une surface latérale périphérique, et que l'interface vient en appui d'une part sur ladite surface d'appui axial et d'autre part sur ladite surface latérale périphérique par montage en force.

Selon une autre forme de réalisation de l'invention, la première zone tubulaire, la seconde zone tubulaire et la partie déformable élastiquement sont réalisées sur deux pièces distinctes. Dans un tel cas, différentes variantes sont envisageables. Selon une première variante, une première pièce comporte la première zone tubulaire, la partie déformable élastiquement et éventuellement une partie de la seconde zone tubulaire ; une seconde pièce correspond à la majeure partie de la seconde zone tubulaire, et l'interface présente une zone annulaire dont le diamètre extérieur correspond au diamètre extérieur de la seconde zone tubulaire, ladite zone annulaire étant placée entre la première pièce et la seconde pièce.

Une seconde variante prévoit quant à elle qu'une première pièce comporte la première zone tubulaire, la partie déformable élastiquement et éventuellement une partie de la seconde zone tubulaire, qu'une seconde pièce correspond à la majeure partie de la seconde zone tubulaire, que la première pièce comporte une surface intérieure, que ladite surface intérieure comporte à proximité de la partie déformable élastiquement un épaulement présentant une surface d'appui axial contigue avec une surface latérale périphérique, et que l'interface vient en appui d'une part sur ladite surface d'appui axial et d'autre part sur ladite surface latérale périphérique par montage en force. Enfin, selon une troisième variante, une première pièce comporte l'interface ainsi que la première zone tubulaire, la partie déformable élastiquement et éventuellement une partie de la seconde zone tubulaire, et une seconde pièce correspond à la majeure partie de la seconde zone tubulaire.

Selon la présente invention, le dispositif décrit ci-dessus est par exemple une bougie de préchauffage.

La présente invention concerne enfin un moteur à combustion interne qui comporte un dispositif tel que décrit ci-dessus.

Des détails et avantages de la présente invention ressortiront mieux de la description qui suit, faite en référence aux dessins schématiques annexés sur lesquels :

La figure 1 est une vue extérieure d'une bougie de l'art antérieur, La figure 2 est une vue partielle à échelle agrandie dans laquelle le corps extérieur de la bougie a été coupé pour montrer un capteur de pression et un siège de la bougie de préchauffage de l'art antérieur de la figure 1 ,

La figure 3 est une demi-vue schématique en coupe longitudinale pour un dispositif intégrant un capteur de pression selon l'invention monté dans une culasse et montrant un capteur de pression et l'appui du dispositif sur un siège conique de la culasse, et Les figures 4A, 4B et 4C correspondent chacune à une vue partielle de la figure 3 et illustrent des variantes de réalisation d'un dispositif selon la présente invention.

La description qui suit est faite en référence à une bougie de préchauffage intégrant un capteur de pression. Toutefois, l'invention décrite ici concerne également des dispositifs de mesure de pression, appelés parfois SAPS

(pour Stand Alone Pressure Sensor ou en français capteur de pression isolé). Ce type de dispositif est par exemple utilisé dans des moteurs de type Diesel

(généralement des moteurs de grosse cylindrée) et de type essence, pour mesurer la pression dans les chambres de combustion du moteur sans être intégré à une bougie de préchauffage ou d'allumage. Un puits spécifique est alors prévu pour le montage de ce dispositif pour chaque chambre de combustion concernée.

La bougie de préchauffage de l'art antérieur représentée sur les figures 1 et 2 est la bougie divulguée dans le document FR-2 884 299. Cette bougie de préchauffage comporte de manière connue de l'homme du métier un corps 2, un doigt 4, une âme 6 et un capteur de pression 8.

Le corps 2 est de forme tubulaire et présente plusieurs segments cylindriques circulaires. À une première extrémité, appelée tête de bougie 10, le corps de bougie présente une zone de préhension avec une surface extérieure de section transversale hexagonale. Cette zone de préhension est utilisée pour le montage et démontage de la bougie de préchauffage par vissage/dévissage. Pour réaliser ce montage, une zone filetée 12, adjacente à la tête de bougie 10, est prévue. Un taraudage correspondant est prévu dans une tête de culasse d'un moteur pour coopérer avec la zone filetée 12. Afin de parfaire l'étanchéité entre la tête de culasse et la bougie de préchauffage, il est également prévu de réaliser sur le corps 2 un cône d'étanchéité 14. Ce cône vient coopérer avec une surface conique complémentaire réalisée dans la tête de culasse et assure par ajustement de formes une excellente étanchéité entre les deux pièces. Du côté opposé à la tête de bougie, le corps 2 de bougie porte le doigt

4 de celle-ci. Ce doigt est destiné à prendre place dans une chambre de combustion du moteur correspondant. Ce doigt 4 forme l'élément chauffant de la bougie de préchauffage.

De préférence, comme représenté aux dessins, le doigt 4 est un doigt en céramique. Ce type de doigt est connu de l'homme du métier et n'est pas décrit plus en détail ici. Il permet d'avoir un élément chauffant de taille réduite. Il pourrait toutefois aussi s'agir par exemple d'un doigt métallique. Ce doigt 4 est alimenté en courant électrique par l'âme 6 qui traverse le corps 2 de la bougie. Au niveau de la tête de bougie 10, une connexion (non représentée) est prévue afin de permettre de relier l'âme 6 à une source de courant électrique.

L'extrémité du corps 2 de bougie, opposée à la tête de bougie, porte le doigt 4. Cette extrémité est une zone de section cylindrique circulaire dont le diamètre intérieur est adapté au diamètre extérieur du doigt 4. La fixation du doigt 4 sur l'extrémité 16 du corps 2 de bougie est réalisée par exemple par brasage. Le brasage peut être réalisé sur toute la hauteur de l'extrémité 16 dont le diamètre est adapté au diamètre du doigt 4. Le brasage permet de rendre le doigt 4 solidaire de l'extrémité 16 du corps 2 de bougie. D'autres techniques pourraient être utilisées ici pour solidariser le doigt 4 à l'extrémité 16 du corps 2. Pour favoriser le brasage, on peut prévoir que la partie inférieure du corps 2 de bougie comprenant l'extrémité 16 est réalisée dans un matériau adapté. Ce matériau présente de préférence un coefficient de dilation proche de celui de la céramique utilisée pour la réalisation du doigt 4. Ainsi, le corps 2 de bougie peut être un assemblage de plusieurs pièces. Sur la figure 2, on remarque que le corps 2 représenté comporte un plan de jonction correspondant à l'assemblage de deux pièces soudées l'une à l'autre pour former le corps 2.

L'extrémité 16 du corps 2 de bougie forme une zone de liaison entre le corps 2 de bougie et le doigt 4. Cette zone de liaison est raccordée au reste du corps 2 de bougie par une partie du corps déformable élastiquement, cette partie élastique étant appelée par la suite membrane 18. Le raccord de l'extrémité 16 au reste du corps 2 de bougie est réalisé, par l'intermédiaire de la membrane 18, au niveau du cône d'étanchéité 14.

La membrane 18 se présente sous la forme d'une rondelle annulaire disposée dans un plan perpendiculaire à l'axe du corps 2 de bougie. Elle est obtenue par amincissement de matière et ne forme ici qu'une seule pièce avec l'extrémité 16 du corps 2. L'épaisseur de la membrane (mesurée longitudinalement) est par exemple de l'ordre de 0,3 mm. Cette épaisseur est moindre que l'épaisseur de la paroi du corps 2. Cette dernière épaisseur peut être par exemple comprise entre 0,5 mm et 1 mm. La largeur de cette membrane 18 est de l'ordre de 0,5 mm. Dans cet exemple numérique, cela signifie que la différence entre le rayon extérieur de la membrane 18 et le rayon intérieur de celle-ci est de 0,5 mm.

Comme on peut le constater sur la figure 2, le bord extérieur de grand diamètre de la membrane 18 se raccorde au cône d'étanchéité 14. La partie du corps 2 de bougie se trouvant entre ce cône d'étanchéité 14 et la zone filetée 12, incluant cette zone filetée, est une zone rigide. Cette zone est montée dans la tête de culasse correspondante et on suppose qu'elle est fixe. Lorsque des efforts axiaux sont exercés sur le doigt 4, la membrane 18 fléchit et le doigt 4, de même que l'extrémité 16 du corps 2, se déplacent longitudinalement. On trouve ainsi d'un côté de la membrane 18 une zone supposée fixe du corps 2 de bougie et d'un autre côté une zone mobile. La membrane 18 réalise ainsi un découplage entre ces deux zones.

Lorsqu'une pression est exercée à l'intérieur du cylindre correspondant, cette pression exerce sur le doigt 4 une force tendant à le faire rentrer dans le corps 2 de bougie. La mesure de cette pression est effectuée par la capteur de pression 8. Il s'agit d'un capteur piézo-électrique.

Le capteur de pression 8 est monté entre d'une part une pièce fixe, solidaire de la partie immobile du corps 2 de bougie, et d'autre part une pièce mobile, solidaire du doigt 4. La pièce fixe est appelée par la suite interface 20. Il s'agit d'un élément tubulaire de forme cylindrique circulaire. Sa forme et ses dimensions sont adaptées pour d'une part pouvoir être logé à l'intérieur du corps 2 tubulaire et d'autre part laisser le passage à l'âme 6. Cet interface 20 prend place dans le corps 2 de bougie juste au dessus du cône d'étanchéité 14. Cette pièce est donc très proche du doigt 4. Un siège 22 est prévu dans la surface intérieure du corps 2 de bougie pour recevoir l'interface 20.

Le capteur de pression 8 vient prendre place sur l'interface 20, c'est-à- dire du côté de la tête de bougie 10. De façon classique, un élément électriquement isolant 24 est disposé entre l'interface 20 et le capteur piézoélectrique 8. Ce capteur comprend un élément piézo-électrique 26 disposé entre deux éléments de contact 28 en matériau conducteur d'électricité. Chacun de ces éléments de contact 28 est muni d'une grille de connexion (connue généralement sous le nom anglais "lead frame") surmoulée en forme de portion de cylindre. Ces grilles de connexion ne sont pas représentées aux dessins. On peut ici aussi prévoir des pattes de connexion plus classiques.

Au dessus du capteur de pression 8 se trouve la pièce mobile évoquée ci-dessus. Il s'agit ici d'une bague 30. Cette dernière est isolée électriquement du capteur de pression 8 également par l'intermédiaire d'un élément électriquement isolant 24. La bague 30 est soudée sur l'âme 6, par exemple par soudure laser.

A l'état de repos, lorsqu'aucune pression n'est exercée sur le doigt 4, le capteur de pression 8 est sous contrainte. Lorsqu'une pression est exercée sur le doigt 4, la contrainte au niveau du capteur de pression diminue et ce capteur de pression 8 mesure cette variation de contrainte. La figure 3 montre une bougie de préchauffage selon la présente invention. On retrouve sur cette bougie les principaux éléments décrits précédemment qui se retrouvent agencés de la même manière. Les différences entre la bougie de l'art antérieur décrite plus haut en référence aux figures 1 et 2 et une bougie selon l'invention montrée sur la figure 3 concernent d'une part la zone dans laquelle le corps de bougie 2 vient en appui sur un siège 32 réalisé dans une culasse 34, c'est-à-dire au niveau du cône d'étanchéité 14 de l'art antérieur et d'autre part la liaison entre l'interface 20 et l'enveloppe extérieure de la bougie, c'est-à-dire au niveau du siège 22 de l'art antérieur.

La bougie représentée sur la figure 3 comporte une surface d'appui 36 destinée à coopérer avec le siège 32 de la culasse 34. De façon originale, cette surface d'appui 36 est réalisée à l'extrémité libre d'une jupe 38 annulaire qui vient entourer la partie haute de l'extrémité 16.

On suppose dans la présente description que la bougie de préchauffage décrite présente un axe longitudinal placé verticalement et que la tête de bougie 10 se trouve en position haute tandis que le doigt 4 se trouve en position basse.

L'extrémité 16 inférieure du corps se présente sous la forme d'une première zone tubulaire. Elle reçoit à l'intérieur le doigt 4 comme décrit plus haut pour la bougie de l'art antérieur. Dans le cas d'un capteur de pression isolé de type SAPS, l'extrémité 16 tubulaire et le doigt 4 ne forment généralement qu'une seule pièce.

Le corps 2 présente également une seconde zone tubulaire 40 présentant une surface extérieure cylindrique circulaire et formant avec la première zone tubulaire, ou extrémité 16, une enveloppe extérieure autour du doigt 4 et du capteur de pression 8. Une telle zone tubulaire est également présente sur la bougie de l'art antérieur des figures 1 et 2. Elle s'étend entre la zone filetée 12 et la zone dans laquelle est réalisée l'appui de la bougie sur le siège 32 de la culasse 34. La première zone tubulaire correspondant à l'extrémité 16 du corps 2 et la seconde zone tubulaire 40 du corps 2 sont reliées entre elles par la membrane 18. Comme il ressort notamment du dessin, le diamètre extérieur de la seconde zone tubulaire 40 est supérieur au diamètre extérieur de l'extrémité 16, qui présente elle-aussi une surface extérieure cylindrique circulaire. Dans la forme de réalisation de la figure 3, la jupe 38 vient prolonger la seconde zone tubulaire 40. Cette jupe 38 présente une épaisseur qui est au plus l'épaisseur du corps au niveau de la seconde zone tubulaire 40 de manière à ne pas risquer venir gêner le fonctionnement de la membrane 18.

La hauteur de la jupe 38, par exemple par rapport à la membrane 18 est de l'ordre de quelques millimètres au plus. Sa hauteur est par exemple comprise entre 1 et 2 mm.

Selon la présente invention, la liaison entre l'interface 20 et la seconde zone tubulaire comporte une zone de contact axial.

Dans la forme de réalisation de la figure 3, le corps 2 présente dans la partie basse de la seconde zone tubulaire 40, de préférence au plus près possible de la membrane 18, un épaulement intérieur présentant une surface d'appui axial 42 et une surface d'appui latéral 44. Il faut en effet solidariser l'interface 20 avec la seconde zone tubulaire 40 qui est supposée fixe. L'interface 20 est monté en force à l'intérieur de la seconde zone tubulaire 40. Ce montage assure le blocage de l'interface 20 dans la seconde zone tubulaire 40, rendant ainsi l'interface 20 solidaire de la partie fixe du corps 2.

L'interface 20 vient également en appui sur la surface d'appui axial 42 de manière à venir bloquer la membrane lors du serrage de la bougie dans son alésage sans toutefois empêcher la membrane de se déformer élastiquement pour la mesure de la pression par le doigt 4. En effet, lorsqu'un couple de serrage est exercé sur le corps 2 de la bougie, la surface d'appui 36 vient contre le siège 32. Du fait de la conicité du siège 32 et de la surface d'appui 36, des forces de réaction présentant d'une part une composante axiale et d'autre part une composante radiale sont exercées sur le corps 2 et plus particulièrement dans la zone de contact entre le corps 2 et le siège 32. Ces forces engendrent un couple qui tend à faire pivoter la membrane 18 vers le haut (c'est-à-dire vers la tête de la bougie). Ainsi, en fonction du couple de serrage exercé sur le corps de la bougie pour son montage dans la culasse, un couple induit plus ou moins important est transmis à la membrane 18. Ce couple induit agit sur la précontrainte du capteur de pression 8 et tend à décharger cette précontrainte.

La présence de la surface d'appui axial 42 permet d'empêcher le pivotement de la membrane 18 vers le haut. L'interface 20, qui est bloqué par son montage en force dans la seconde zone tubulaire 40, vient en appui sur ladite surface d'appui axial 42 et sert de butée pour la membrane 18.

Pour limiter aussi l'influence des déformations de la culasse 34 sur les mesures de pressions du capteur de pression 8, la surface d'appui latéral 44 est d'une part disposée au plus près de la membrane 18, c'est-à-dire éloignée autant que possible des zones de la culasse où de telles déformations surviennent, et d'autre part de hauteur limitée par rapport à la hauteur totale de la seconde zone tubulaire 40 de manière à limiter l'influence de ces déformations sur l'interface 20.

Les variantes de réalisation des figures 4A, 4B et 4C remplissent les mêmes fonctions : elles permettent d'empêcher un pivotement de la membrane 18 vers le haut et limitent les influences des déformations de la culasse sur la mesure de la pression par le capteur de pression 8.

Dans ces trois variantes de réalisation, l'enveloppe extérieure de la bougie formée par la première zone tubulaire, ou extrémité 16, la membrane 18 et la seconde zone tubulaire 40 est formée de deux pièces distinctes alors que dans la première forme de réalisation de la figure 3, ces divers éléments étaient regroupés dans une seule et même pièce.

La variante de réalisation de la figure 4A prévoit qu'une première pièce de l'enveloppe extérieure comprend la première zone tubulaire, ou extrémité 16, la membrane 18 et l'extrémité inférieure de la seconde zone tubulaire 40 qui comprend ici notamment la jupe 38. La seconde pièce de l'enveloppe extérieure correspond au reste de la seconde zone tubulaire 40. L'interface 20 présente ici une zone annulaire 46 qui vient se loger entre la première et la seconde pièce de l'enveloppe extérieure. La surface extérieure de la zone annulaire 46 est de préférence cylindrique circulaire et de même diamètre que la surface extérieure de la seconde zone tubulaire 40 de manière à assurer la continuité de la surface extérieure du corps 2.

Par rapport à la forme de réalisation de la figure 3, on a une surface d'appui axial plus étendue puisqu'elle va jusqu'à la face extérieure du corps de la bougie. Ici l'interface 20, par rapport à la forme de réalisation de la figure 3, intègre une partie de la seconde zone tubulaire 40.

La forme de réalisation de la figure 4B est proche de celle de la figure 3. On retrouve la même configuration mais une partie de la seconde zone tubulaire 40 forme une pièce distincte du reste de l'enveloppe extérieure comprenant la seconde zone tubulaire 40, la membrane 18 et l'extrémité 16. La forme de réalisation de la figure 4C, par rapport aux variantes de réalisation des figures 4A et 4B prévoit que l'interface intègre la membrane 18 et l'extrémité 16 qui forme la première zone tubulaire.

Dans toutes ces variantes de réalisation (figures 3 à 4C), la référence 44 désigne la zone de liaison de l'interface 20 avec l'enveloppe extérieure. Cette zone de liaison correspond soit à une surface d'appui latéral, soit (figures 4A et 4C) à la zone dans laquelle l'interface 20 fait le pont entre l'intérieur de la bougie et l'extérieur de celle-ci. Cette zone de liaison est, comme mentionné plus haut, de préférence la plus proche possible de la membrane 18 et de hauteur limitée par rapport à la seconde zone tubulaire 40. Pour éviter le pivotement de la membrane 18 lorsque s'applique un couple de serrage sur le corps 2 de la bougie, l'épaisseur (mesurée radialement) de la paroi extérieure de la bougie juste au-dessous de la zone de liaison est plus importante que l'épaisseur de la paroi extérieure juste au-dessus de la zone de liaison. Étant donné que les surfaces à l'extérieur sont alignées, la paroi s'étend donc plus vers l'intérieur en dessous de la zone de liaison qu'au-dessus, permettant ainsi de réaliser le blocage en rotation de la membrane.

La présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation décrite ci-dessus et aux variantes évoquées. Elle concerne également tous les modes de réalisation à la portée de l'homme du métier.

Ainsi, par exemple, toutes les données numériques indiquées le sont uniquement à titre illustratif et non limitatif.

En outre, dans les formes de réalisation décrites, le corps de la bougie présente une jupe au niveau de l'appui de ce corps sur un siège de la culasse. La présente invention peut également s'appliquer à une bougie ne présentant pas une telle jupe.

La présente invention peut être mise en œuvre aussi bien avec un corps extérieur (de bougie ou de SAPS) réalisé d'une seule pièce ou bien en plusieurs pièces.

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif intégrant un capteur de pression (8) pour la mesure de pressions au sein d'un moteur à combustion interne comportant une enveloppe extérieure présentant :

- une première zone tubulaire (16) à l'intérieur de laquelle est fixé un doigt (4),

- une seconde zone tubulaire (40) de diamètre extérieur plus important que celui de la première zone tubulaire (16) et prolongeant la première zone tubulaire (16), et

- une partie déformable élastiquement (18) de forme annulaire s'étendant dans un plan transversal par rapport à la première zone tubulaire (16) et reliant la première zone tubulaire (16) à la seconde zone tubulaire (40), le capteur de pression (8) étant disposé entre d'une part un élément (30) solidaire du doigt et d'autre part un élément fixe appelé interface (20) qui est solidaire de la seconde zone tubulaire (40), caractérisé en ce que l'interface (20) présente une zone de contact axial (42) avec un élément constituant la seconde zone tubulaire.

2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'interface (20) présente une zone appelée zone de contact latéral (44) correspondant soit à une zone d'appui latéral entre l'interface (20) et une face intérieure de la seconde zone tubulaire (40) soit à une zone de l'interface (20) présentant un diamètre extérieur correspondant au diamètre extérieur de la seconde zone tubulaire (40), et en ce que l'épaisseur de la paroi extérieure du dispositif entre la membrane (18) et l'interface (20), c'est-à-dire en-dessous de la zone de contact latéral (44), est supérieure à l'épaisseur de la paroi extérieure du dispositif juste au-dessus de la zone de contact latéral (44).

3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la partie déformable élastiquement (18) ne forme qu'une seule pièce avec la première zone tubulaire (16).

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la pièce intégrant à la fois la partie déformable élastiquement (18) et la première zone tubulaire (16) présente au moins une zone de même diamètre extérieur que la seconde zone tubulaire (40).

5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément (30) solidaire du doigt est précontraint sur le capteur de pression (8) et en ce que la contrainte exercée sur le capteur de pression (8) diminue lorsque le doigt est soumis à une pression extérieure.

6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'interface (20) présente également une zone de contact latéral (44), en ce que la zone de contact latéral (44) est de faible hauteur par rapport à la hauteur de la seconde zone tubulaire (40), par exemple de hauteur inférieure au dixième de la hauteur de la seconde zone tubulaire (40).

7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la zone de contact axial (42) est disposée au plus près de la partie déformable élastiquement (18), par exemple à moins de 2 mm de cette partie.

8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la première zone tubulaire (16), la seconde zone tubulaire (40) et la partie déformable élastiquement (18) sont réalisées sur une même pièce appelée corps (2) extérieur, en ce que ledit corps (2) extérieur comporte une surface intérieure, en ce que ladite surface intérieure comporte à proximité de la partie déformable élastiquement (18) un épaulement présentant une surface d'appui axial (42) contigue avec une surface latérale (44) périphérique, et en ce que l'interface (20) vient en appui d'une part sur ladite surface d'appui axial (42) et d'autre part sur ladite surface latérale (44) périphérique par montage en force.

9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la première zone tubulaire (16), la seconde zone tubulaire (40) et la partie déformable élastiquement (18) sont réalisées sur deux pièces distinctes.

10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'une première pièce comporte la première zone tubulaire (16), la partie déformable élastiquement (18) et éventuellement une partie de la seconde zone tubulaire (40), en ce qu'une seconde pièce correspond à la majeure partie de la seconde zone tubulaire (40), et en ce que l'interface (20) présente une zone annulaire (46) dont le diamètre extérieur correspond au diamètre extérieur de la seconde zone tubulaire (40), ladite zone annulaire (46) étant placée entre la première pièce et la seconde pièce.

11. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'une première pièce comporte la première zone tubulaire (16), la partie déformable élastiquement (18) et éventuellement une partie de la seconde zone tubulaire (40), en ce qu'une seconde pièce correspond à la majeure partie de la seconde zone tubulaire (40), en ce que la première pièce comporte une surface intérieure, en ce que ladite surface intérieure comporte à proximité de la partie déformable élastiquement (18) un épaulement présentant une surface d'appui axial (42) contigϋe avec une surface latérale périphérique (44), et en ce que l'interface (20) vient en appui d'une part sur ladite surface d'appui axial (42) et d'autre part sur ladite surface latérale périphérique (44) par montage en force.

12. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'une première pièce comporte l'interface (20) ainsi que la première zone tubulaire (16), la partie déformable élastiquement (18) et éventuellement une partie de la seconde zone tubulaire (40), et en ce qu'une seconde pièce correspond à la majeure partie de la seconde zone tubulaire (40).

13. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il s'agit d'une bougie de préchauffage.

14. Moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif selon l'une des revendications 1 à 13.