WO2011026555A1 - Bougie de prechauffage integrant un capteur de force et deux membranes - Google Patents

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WO2011026555A1
WO2011026555A1 PCT/EP2010/004901 EP2010004901W WO2011026555A1 WO 2011026555 A1 WO2011026555 A1 WO 2011026555A1 EP 2010004901 W EP2010004901 W EP 2010004901W WO 2011026555 A1 WO2011026555 A1 WO 2011026555A1
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WO
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finger
zone
membrane
spark plug
force sensor
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/004901
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English (en)
Inventor
Alain Ramond
Original Assignee
Continental Automotive France
Continental Automotive Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
    • F23Q7/00—Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
    • F23Q7/001—Glowing plugs for internal-combustion engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P19/00—Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition
    • F02P19/02—Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition electric, e.g. layout of circuits of apparatus having glowing plugs
    • F02P19/028—Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition electric, e.g. layout of circuits of apparatus having glowing plugs the glow plug being combined with or used as a sensor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
    • F23Q7/00—Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
    • F23Q7/001—Glowing plugs for internal-combustion engines
    • F23Q2007/002—Glowing plugs for internal-combustion engines with sensing means

Definitions

  • the present invention relates to a glow plug incorporating a force sensor for measuring pressures within a cylinder of an internal combustion engine.
  • each cylinder typically comprises a glow plug which makes it possible to heat the combustion chamber of said cylinder, in particular at the start of the engine.
  • a glow plug is disposed in a threaded bore which passes through the cylinder head of the engine. It comprises on the one hand a body provided with an external thread adapted to cooperate with a tapping formed in the bore, and on the other hand a finger intended to extend in the combustion chamber and in which is housed an electrode Preheating
  • This sensor can be placed just above the glow plug finger.
  • FR 2 884 299 proposes a glow plug comprising a tubular body with a candle head and a fixing zone for fixing it in a bore, a finger mounted in the candle body at the end opposite the candle head, and a force sensor.
  • the finger is fixed to the candle body so as to be secured to it in a connection zone and the candle body has, between its finger connection zone and its fastening zone in a bore , an elastically deformable portion such that said connecting zone is movable and can move longitudinally with respect to the supposedly fixed attachment zone.
  • This elastically deformable portion can be obtained by thinning material (relative to the attachment zone).
  • the force sensor is in turn disposed on the one hand with an element secured to the connection zone and on the other hand with a fixed element of the spark plug.
  • the elastically deformable portion acts as a diaphragm which dissociates the spark plug body into two parts, a fixed part intended to be mounted in the cylinder head and a movable part subjected to the pressure prevailing in a cylinder of the engine.
  • This membrane can be deformed and the moving part moves longitudinally.
  • This movement which is a function of the pressure in the cylinder, is then transmitted to the force sensor which can thus give an indication of the pressure exerted on the finger of the candle.
  • the finger, the diaphragm and the force sensor, among others, thus form a force sensor.
  • the movement of the membrane is not affected by the stresses in the cylinder head or in the rest of the candle body. As a result, the measurement of the force sensor is independent of these constraints.
  • the glow plug described in FR 2 884 299 comprises a ceramic heating finger.
  • a ceramic heating finger has a standard length of 35 mm and an outer diameter of 3.3 mm, that is to say, reduced dimensions compared to a conventional metal heating finger, whose length is of the order of 50 mm. and the outer diameter is 4 mm.
  • the invention aims to provide a glow plug with integrated force sensor, which offers the advantages of the glow plug described in FR 2 884 299 and which is more adapted to receive a standard known metal heating finger.
  • Another object of the invention is to provide an integrated force sensor glow plug with reliability and / or increased accuracy and / or sensitivity (s) in terms of pressure measurement with respect to known candles.
  • the glow plug according to the invention is described in a position in which it has a substantially vertical longitudinal direction and a finger located at the bottom.
  • the adjectives "superior” and “inferior” used to describe elements or parts of this candle refer to this position of observation.
  • the invention proposes a glow plug integrating a sensor for measuring pressures within a combustion chamber of a cylinder of an internal combustion engine, comprising a body, a finger mounted in the body so as to be able to partially extend into the combustion chamber, and a force sensor.
  • the body comprises on the one hand a zone, called the attachment zone, for fixing the spark plug in a bore of a cylinder head of the engine, and on the other hand a zone, referred to as a connection zone, where the finger is attached to the body.
  • the body further comprises, between its connection zone and its attachment zone, a portion, said membrane, elastically deformable so that the connection zone of the body is movable and can move longitudinally with respect to the supposed attachment zone fixed.
  • the candle according to the invention is characterized in that the body comprises a second connection zone at which the finger is fixed to the body and, between this second connection zone and its attachment zone, a part, called the second membrane, elastically deformable so that the second connecting zone is movable and can move longitudinally with respect to the supposedly fixed attachment zone. Consequently, the bonding zone and the membrane defined in the preceding paragraph are called first connection zone and first membrane.
  • the two membranes can transmit to the force sensor longitudinal movements of the finger under the effect of the pressure in the combustion chamber.
  • the presence of two membranes also makes it possible to hold the finger radially in two different sections thereof. This double hold has the effect of increasing the resonant frequency bending of the finger and thus away from the bandwidth of the force sensor.
  • the use of a metal heating finger therefore becomes possible despite its great length: the risk that the measurement of the force sensor is disturbed by a bending oscillation of the finger is discarded.
  • the invention allows in particular the use of a standard metal heating finger 50 mm in length with a conventional force sensor of bandwidth between 0 and 5 kHz, the natural bending frequency of such a finger exceeding 6 kHz thanks to the presence of the second membrane.
  • each membrane has a certain stiffness in this direction that tends to push the finger towards the combustion chamber (and not to the outside of the engine) when it expands. This stiffness of the membranes thus prevents the sensor from being discharged and detects a significant decrease in the stress which it undergoes following an expansion of the metal finger.
  • the presence of two membranes rather than a limit further measurement errors that may result from the expansion of the finger under the effect of heat. This gives a particularly reliable and accurate pressure measurement device.
  • the presence of a second membrane increases the flow of heat transfer between the heating finger and the body of the candle (the heat is then removed by conduction in the cylinder head), and prevents the finger from overheating .
  • At least a portion of the zone for fastening the body extending between the two membranes is made of a rigid material, such as a hardened steel, able not to deform under the effect of stresses generated by deformations of the breech. In this way, these deformations are not transmitted to the finger via the second membrane and are not likely to distort the pressure measurements.
  • the first and second membranes are spaced in the longitudinal direction by a distance of between 5 mm and 30 mm.
  • the attachment zone of the body of a spark plug according to the invention preferably comprises, at its lower end, a conical bearing surface, called the sealing surface, intended to abut against a conical seat arranged in the bore of the cylinder head to seal the combustion chamber.
  • An excellent seal is generally obtained by matting the conical seat of the bore.
  • the first membrane is formed near this sealing surface.
  • the first membrane then also has the function of closing the space between the body and the finger to prevent any accumulation of soot or other dust in this space.
  • the sealing surface is a chamfered shoulder formed on an outer surface of the body in the immediate extension of the membrane, above it.
  • the sealing surface is formed at the free end of an annular skirt which surrounds the first membrane; it therefore extends below the upper axial end of the first membrane; it even extends preferably below the first membrane.
  • the fact of making the sealing surface at the free end of a skirt makes it possible to better control the dimensions of this surface. This also makes it possible to decorrelate and move away the sealing and pressure transmission functions filled respectively by the sealing surface and the first membrane. Since the sealing surface extends below at least an upper portion of the first membrane, it is possible to provide a membrane whose maximum external diameter is greater than the internal diameter of the sealing surface or the internal diameter of the membrane. the free end of the skirt.
  • the first membrane according to the invention thus advantageously has an external diameter greater than that of the membrane described in FR 2 884 299. This increase in the maximum outer diameter of the first membrane contributes to move the natural frequency in bending of the finger of the bandwidth of the force sensor.
  • the second membrane is formed facing the upper end of the finger.
  • each of the first and second membranes extends both radially and longitudinally so as to fit into a cone having an angle of less than 50 °, preferably less than 40 °.
  • the expression "register in a cone having an angle less than 50 °" means here that, in longitudinal section, the line tangent externally at at least two points to the membrane forms with the longitudinal axis of the body an angle less than 50 °. Equipped with such a shape, each membrane exerts a bending resistance on the finger, which makes it possible to further increase the natural bending resonance frequency of the finger and thus to move it away from the bandwidth of the force sensor.
  • each membrane not only fits in a cone (exex specification) of angle less than 50 ° but moreover extends outside an inner cone of the same center as the cone exbound and upper angle at 10 °, even greater than or equal to 20 °.
  • the two membranes are identical.
  • At least one, and preferably each, membrane has a profile in S-shaped longitudinal section with an inversion of curvature.
  • at least one, and preferably each, membrane is substantially conical.
  • each of the two membranes has a thickness of between 0.2 mm and 0.5 mm, preferably between 0.2 mm and 0.3 mm.
  • the body of the candle according to the invention may optionally consist of a single piece, preferably hardened steel for the reasons mentioned above.
  • the body may consist of a plurality of parts fixed together, preferably by laser welding. Examples of embodiment of the body in several parts are provided below.
  • the force sensor is disposed between, on the one hand, a part, called an interface, integral with the fastening zone -suppressed fixed- of the body, and on the other hand a part, said movable part, integral with the finger.
  • the interface is arranged in below the force sensor and immediately above the second membrane.
  • the moving part is arranged above the force sensor and is fixed to a core passing through the force sensor and electrically feeding the finger.
  • the invention extends to a glow plug characterized in combination by all or some of the characteristics defined above and below.
  • the invention also extends to an internal combustion engine, characterized in that it comprises at least one glow plug according to the invention.
  • FIG. 1 is a schematic side view of a glow plug according to the invention
  • FIG. 2 is a partial view in longitudinal section of the candle of FIG. 1;
  • FIG. 3 is an enlarged representation of part of FIG.
  • FIG. 4 is a partial longitudinal sectional view of another embodiment of a glow plug according to the invention.
  • the glow plug according to the invention illustrated in Figures 1 to 3 is intended to be arranged in a bore in a cylinder head of an internal combustion engine.
  • This glow plug comprises, in a manner known to those skilled in the art, a body 2, a finger 4, a core 6 and a force sensor 30.
  • the body 2 is tubular in shape and has a plurality of externally cylindrical segments of circular section. At a first end 10, called the spark plug head, the body 2 has a gripping zone with a peripheral outer face of hexagonal cross-section. This gripping area is used for the assembly and disassembly of the glow plug in the bore of the cylinder head, by screwing / unscrewing. To achieve this assembly, a thread 12, adjacent to the spark plug head 10, is provided on the body 2. This thread is intended to cooperate with a complementary tapping provided in the bore receiving the spark plug, close to an outer face of the breech.
  • This sealing surface 14 cooperates with a conical seat formed in the bore near an inner face of the cylinder head delimiting the combustion chamber.
  • This sealing surface 14 of the body 2 ensures, by adjustment shape and possibly by matting the conical seat of the cylinder head, an excellent seal between the glow plug and the cylinder head.
  • the zone 8 of the body 2 which extends between the thread 12 and the sealing surface 14 and includes these two elements is called the attachment zone.
  • This zone is a rigid zone; it is mounted in the breech and it is supposed to be fixed.
  • the body 2 of the glow plug carries the heating finger 4 thereof.
  • This finger is intended to take place in a combustion chamber of the engine.
  • This is a standard metal heating finger, having a length L equal to 51 mm (see Figure 2).
  • This type of finger is known to those skilled in the art and is not described in more detail here.
  • This finger 4 is supplied with electrical current by the core 6, a lower part of which is embedded in the finger 4.
  • the upper end of the core 6 is also connected to a module (not shown) integrating a line of power supply.
  • a connection (not shown) is provided for connecting this power supply line to a power source.
  • the aforementioned module also integrates means for transmitting and processing the signal delivered by the force sensor 30.
  • the end 16 of the body 2 opposite the candle head 10, and which carries the finger 4, is called the first connection zone.
  • This first connecting zone 16 is in the form of a cylindrical sleeve of circular section, the internal diameter of which is adapted to the external diameter of the finger 4.
  • the attachment of the finger 4 to the first connection zone 16 of the body is achieved for example by interference and laser welding, preferably over the entire height of the sleeve 16. Other techniques could be used here to attach the finger 4 to the first connection zone 16 of the body 2.
  • the finger 4 is arranged relative to this first connecting zone 16 so that the projecting length t (see Figure 1) of the finger portion projecting from the sealing surface 14 and intended to take place inside the chamber of combustion does not exceed 31 mm.
  • the first connection zone 16 of the body is connected to the attachment zone 8 of the body by a portion 18 of the elastically deformable body, called the first membrane.
  • This first membrane 18 is a more elastic portion than the fastening zone 8, considered rigid.
  • the first membrane 18 extends the first connection zone 16; these two elements are formed in one and the same piece, by stamping.
  • the heating finger 4 is carried by the body 2 in a second connecting zone 34 of said body, identical to the first.
  • This second connection zone 34 is fixed to the finger 4 near the upper end 38 of the latter.
  • This second connecting zone 34 is extended by a second membrane 36, which surrounds the upper end 38 of the finger 4.
  • This second membrane 36 connects the second connecting zone 34 to the attachment zone 8 of the body.
  • the second membrane 36 is identical to the first membrane 18. It is in particular elastically deformable and in particular capable of bending in the longitudinal direction under the effect of the pressure prevailing in the combustion chamber under normal operating conditions of the engine.
  • each of the membranes 18, 36 extends both radially and longitudinally and fits in a cone angle less than 50 °.
  • the angle referred to herein refers to the angle between the axis of the body 2 and the tangent outside the membrane in any longitudinal plane.
  • each membrane 18, 36 is part of a cone angle less than 40 °, for example of the order of 36 °.
  • the shape chosen both allows the deflection of the membrane in the longitudinal direction and gives it a certain flexural rigidity.
  • each membrane 18, 36 also extends outside a cone of the same center as the exinscribed cone previously defined and whose angle is greater than 10 °, in the example of the order of 20 °.
  • each diaphragm 18, 36 illustrated has an S-shaped profile, comprising successively, from bottom to top: a first cylindrical portion in the extension of the connecting zone 16, 34, a second semi-circular concave portion of radius of the order of 0.5 mm, a third semi-toric portion of the same radius but convex, a fourth cylindrical portion at the junction with the attachment zone 8.
  • connection zones 16 and 34 have an internal diameter of 4 mm and an external diameter of 4.6 mm; the upper axial end of the membranes 18 and 36 has an outer diameter of 6 mm; the membranes 18 and 36 have a thickness of between 0.2 mm and 0.5 mm (preferably between 0.2 mm and 0.3 mm).
  • the presence of two membranes 18, 36 makes it possible to increase the bending oscillation frequency of the finger 4 and thus to avoid any coupling of this natural mode of flexion and of the force sensor 30.
  • the particular shape of the membranes according to FIG. The invention also contributes to increasing the natural frequency in bending of the finger.
  • the sealing surface 14 is formed at the free end of a skirt 52 which surrounds the first membrane 18 and at least a part of the first connection zone 16. Therefore, this sealing surface 14 extends below the first membrane 18, which makes it possible to have a first membrane 18 having a maximum external diameter (at its upper end) greater than the internal diameter of the surface of the membrane. sealing and consequently greater than that of the membrane disclosed by FR 2 884 299. This feature facilitates the integration of a metal heating finger, whose outer diameter is greater than that of a ceramic heating finger.
  • the presence of the skirt 52 is optional and it is possible to make the sealing surface in the extension of the first membrane 18 as illustrated in Figure 4 and described below.
  • the membrane 18 according to the invention also has a width (difference between its largest radius and its smallest radius) greater than that of the membrane disclosed by FR 2 884 299.
  • the width of the membrane of FR 2 884 299 is of the order of 0.5 mm whereas it may be between 0.9 mm and 1.3 mm for a membrane (first or second) according to the invention (the width of the diaphragms illustrated in the appended figures is of the order of 1 mm).
  • This greater width also contributes to the increase of the natural frequency in bending of the finger, in that it offers a greater latitude in the choice of the shape and dimensions of the membrane 18.
  • the fastening area 8 of the body has a reduced thickness facing the second membrane 36 and the second connection zone 34.
  • a first shoulder is thus formed in a part 40 of the body 2 so as to house inside thereof the second connecting zone 34.
  • An additional thickness reduction is provided above this shoulder, according to an S profile according to that of the second membrane 36.
  • the fastening zone 8 is a rigid zone and supposedly fixed in the cylinder head.
  • the pressure prevailing inside the cylinder exerts on the finger 4 a longitudinal force directed towards the candle head.
  • the membranes 18 and 36 flex and the finger 4, as well as the connecting areas 16 and 34 of the body, move longitudinally.
  • For each membrane 18, 36 there is thus on one side of the membrane a supposedly fixed zone (attachment zone 8) of the body 2, and on the other side of the membrane a movable zone (connection zone 16 or 34 ) of the body 2.
  • the force sensor 30 which is advantageously a piezoelectric sensor.
  • the force sensor 30 is disposed between, on the one hand, a part 20, said spacer, integral with the fastening zone 8 - immobilously attached to the body 2, and on the other hand a part 32 integral with the finger 4 and connecting zones 16 and 34 (movable).
  • the spacer 20 is a tubular element, whose shape and dimensions are adapted to allow on the one hand to accommodate the interface 20 inside the body 2 and on the other hand to allow the passage to the core 6
  • This interface 20 takes place in the body 2 just above the second membrane 36 (its lower end is even engaged in the upper end of said membrane).
  • the interface 20 is therefore very close to the finger 4.
  • the force sensor 30 takes place on the interface 20.
  • an electrically insulating element 24 is disposed between the interface 20 and the force sensor 30.
  • This sensor comprises a piezoelectric element 26 arranged between two elements of contact 28 of electrically conductive material.
  • Each of these contact elements 28 is provided with a connection grid (generally known by the English name "lead frame") overmolded in the form of a portion of a cylinder.
  • connection grids are not shown in the drawings. Here we can also provide more conventional connection tabs.
  • the force sensor 30 is the mobile part 32 mentioned above.
  • This is a ring.
  • the latter is electrically isolated from the force sensor 30 via an electrically insulating element 24.
  • the ring 32 is welded to the core 6, for example by laser welding; it is thus integral with the finger 4.
  • the force sensor 30 At rest, when no pressure is exerted on the finger 4, the force sensor 30 is under stress. When a pressure (in the operating pressure range of the motor) is exerted on the finger 4, the finger 4, the core 6 and the ring 32 move upwards and the stress at the force sensor decreases. The force sensor 30 measures this variation of stress.
  • the body 2 of the glow plug is made from a plurality of parts, fixed together by laser welding for example.
  • a first tubular piece 48 of circular section is used to carry out, by stamping, both the first connection zone 16 and the first membrane 18.
  • connection zone 34 and the second membrane 36 are formed in a second part 50.
  • the attachment of the finger in each connection zone is a delicate operation that is easier to perform in the absence of the rest. of the body (except membranes).
  • a third tubular piece 46 of circular section is here used to constitute the lower end of the fastening zone 8 of the body, including the skirt 52. This third piece is pressed to form a sealing surface 14 returning towards the axis of the piece.
  • a fourth, particularly rigid, tubular member 40 is used to provide the body portion extending between the lower end of the attachment zone (third piece 46) and a section of the body located slightly above the second membrane 36 , opposite the spacer 20.
  • a fifth piece 42 is by elsewhere used to make a portion of the body extending above this fourth piece 40, that is to say above the finger.
  • the interface 20 comprises a flange 44 which fits into shoulders of the parts 40 and 42 of the body. Such a configuration facilitates the mounting and fixing of the interface 20 in the body 2. This attachment is for example made by laser welding.
  • the interface could be cylindrical with a circular section, and the portion of the body 2 corresponding to the parts 40 and 42 could be made in one and the same piece.
  • FIG. 4 illustrates another embodiment of a glow plug according to the invention.
  • This second embodiment differs from the first embodiment previously described in that a lower portion of its attachment zone 108, its first membrane January 18 and its first connection zone January 16 are formed in one and the same piece 140 At the attachment zone 108, this piece 140 is rigid because of its thickness. Near the lower end of the attachment zone 108, said part 140 has a shoulder and a reduced external diameter for receiving another part 146 described below. Below this portion of reduced diameter, the piece 140 becomes thinner to form the first membrane 118. This material thinning gives the first membrane 118 the elasticity necessary for the operation of the force sensor.
  • the second embodiment is also different from the first in that its sealing surface 1 14 extends in the extension of the first membrane 118, above the latter.
  • the skirt 52 of the first embodiment is omitted here.
  • Said sealing surface 114 is formed in the piece 146 mentioned above, which piece 146 is fitted on the lower end of the piece 140, around the reduced diameter portion of the latter. Parts 140 and 146 are fixed together by laser welding for example.
  • first and second membranes connecting the attachment zone 8 (or 108) respectively to the first and second connection areas 16 (or 116) and 34 could be conical or even possibly flat.
  • the present invention can also be implemented with a candle body made in one piece.

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Abstract

L'invention concerne une bougie de préchauffage comprenant un corps (2), un doigt (4) et un capteur de force (30), ledit corps comportant une zone de fixation (8) pour la fixation de la bougie dans un alésage d'une culasse d'un moteur à combustion interne, une première zone de liaison (16) au niveau de laquelle le doigt (4) est fixé au corps (2), une première membrane (18) entre cette première zone de liaison et la zone de fixation (8), une deuxième zone de liaison (34) au niveau de laquelle le doigt (4) est fixé au corps (2) et une deuxième membrane (36) entre cette deuxième zone de liaison et la zone de fixation (8), les deux membranes étant déformables élastiquement de telle sorte que chaque zone de liaison (16, 34) du corps est mobile et peut se déplacer longitudinalement par rapport à la zone de fixation (8) supposée fixe.

Description

Bougie de préchauffaqe intégrant un capteur de force et deux membranes
La présente invention concerne une bougie de préchauffage intégrant un capteur de force pour la mesure de pressions au sein d'un cylindre 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 la chambre de combustion dudit cylindre, notamment au démarrage du moteur. Une telle bougie de préchauffage est disposée dans un alésage taraudé qui traverse la culasse du moteur. Elle comporte d'une part un corps pourvu d'un filetage externe apte à coopérer avec un taraudage ménagé dans l'alésage, et d'autre part un doigt destiné à s'étendre dans la chambre de combustion et dans lequel est logée une électrode de préchauffage.
Il est connu d'intégrer un capteur de force dans 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 du moteur. Cette information est notamment utilisée pour réguler l'injection de carburant dans chacun des cylindres. La consommation en carburant du moteur peut ainsi être optimisée et les émissions polluantes réduites.
Ce capteur peut être placé juste au-dessus du doigt de préchauffage de la bougie.
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 dans le corps de bougie à l'extrémité opposée à la tête de bougie, et un capteur de force. 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 supposée fixe. Cette partie déformable élastiquement peut être obtenue par amincissement de matière (par rapport à la zone de fixation). Le capteur de force 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 bougie en deux parties, une partie fixe destinée à être montée dans la culasse et une partie mobile soumise à la pression régnant dans un cylindre du moteur. 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 force qui peut ainsi donner une indication sur la pression exercée sur le doigt de la bougie. Le doigt, la membrane et le capteur de force, entre autres, forment ainsi un capteur de force. Le mouvement de la membrane n'est pas affecté par les contraintes régnant dans la culasse ou dans le reste du corps de bougie. Il en résulte que la mesure du capteur de force est indépendante de ces contraintes.
La bougie de préchauffage décrite dans FR 2 884 299 comprend un doigt chauffant en céramique. Un tel doigt présente une longueur standard de 35 mm et un diamètre externe de 3,3 mm, c'est-à-dire des dimensions réduites par rapport à un doigt chauffant métallique usuel, dont la longueur est de l'ordre de 50 mm et le diamètre externe est de 4 mm.
Les dimensions des doigts chauffants métalliques usuels semblent a priori incompatibles avec l'intégration d'un tel doigt métallique dans une bougie de préchauffage semblable à celle décrite dans FR 2 884 299 et ce, d'autant que la longueur du doigt s'étendant en saillie à l'intérieur de la chambre de combustion doit être limitée. En outre, les inventeurs ont établi que des phénomènes d'oscillation en flexion à des fréquences couvertes par la bande passante du capteur de force étaient à prévoir pour un doigt d'une telle longueur dans des conditions normales de fonctionnement -et donc de vibration- du moteur. Pour résoudre ces problèmes, il pourrait être envisagé de concevoir un nouveau doigt chauffant métallique, de longueur réduite ; mais les coûts de conception et de fabrication de ce nouveau doigt, ainsi que la probable réduction de ses performances en termes de préchauffage, invitent à abandonner cette solution.
L'invention vise à fournir une bougie de préchauffage à capteur de force intégré, qui offre les avantages de la bougie de préchauffage décrite dans FR 2 884 299 et qui soit de plus apte à recevoir un doigt chauffant métallique connu standard.
Un autre objectif de l'invention est de proposer une bougie de préchauffage à capteur de force intégré offrant une fiabilité et/ou une précision et/ou une sensibilité accrue(s) en termes de mesure de la pression par rapport aux bougies connues.
Dans toute la suite, la bougie de préchauffage selon l'invention est décrite dans une position dans laquelle elle présente une direction longitudinale sensiblement verticale et un doigt situé en partie basse. Les adjectifs « supérieur » et « inférieur » employés pour qualifier des éléments ou parties de cette bougie font référence à cette position d'observation.
L'invention propose une bougie de préchauffage intégrant un capteur pour la mesure de pressions au sein d'une chambre de combustion d'un cylindre d'un moteur à combustion interne, comprenant un corps, un doigt monté dans le corps de façon à pouvoir s'étendre partiellement dans la chambre de combustion, et un capteur de force. Le corps comporte d'une part une zone, dite zone de fixation, pour la fixation de la bougie dans un alésage d'une culasse du moteur, et d'autre part une zone, dite zone de liaison, au niveau de laquelle le doigt est fixé au corps. Le corps comporte de plus, entre sa zone de liaison et sa zone de fixation, une partie, dite membrane, déformable élastiquement de telle sorte que la zone de liaison du corps est mobile et peut se déplacer longitudinalement par rapport à la zone de fixation supposée fixe.
La bougie selon l'invention est caractérisée en ce que le corps comporte une deuxième zone de liaison au niveau de laquelle le doigt est fixé au corps et, entre cette deuxième zone de liaison et sa zone de fixation, une partie, dite deuxième membrane, déformable élastiquement de telle sorte que la deuxième zone de liaison est mobile et peut se déplacer longitudinalement par rapport à la zone de fixation supposée fixe. En conséquence, la zone de liaison et la membrane définies au paragraphe précédent sont appelées première zone de liaison et première membrane.
De par leur capacité à fléchir selon la direction longitudinale, les deux membranes permettent de transmettre au capteur de force les déplacements longitudinaux du doigt sous l'effet de la pression régnant dans la chambre de combustion. La présence de deux membranes permet également de maintenir radialement le doigt en deux sections différentes de celui-ci. Ce double maintien a pour effet d'augmenter la fréquence propre de résonance en flexion du doigt et de l'éloigner ainsi de la bande passante du capteur de force. L'utilisation d'un doigt chauffant métallique devient dès lors possible en dépit de sa grande longueur : le risque que la mesure du capteur de force soit perturbée par une oscillation en flexion du doigt est écarté. L'invention autorise en particulier l'utilisation d'un doigt chauffant métallique standard de 50 mm de longueur avec un capteur de force usuel de bande passante comprise entre 0 et 5 kHz, la fréquence propre en flexion d'un tel doigt dépassant les 6 kHz grâce à la présence de la deuxième membrane.
De surcroît, la présence d'une deuxième membrane a également un effet positif face à la dilatation thermique du doigt chauffant métallique. Ce dernier et l'âme qui l'alimente se dilatent généralement plus vite que le corps de la bougie sous l'effet de la chaleur. Bien que déformable élastiquement selon la direction longitudinale, chaque membrane présente une certaine raideur selon cette direction qui tend à pousser le doigt vers la chambre de combustion (et non vers l'extérieur du moteur) lorsque celui-ci se dilate. Cette raideur des membranes évite ainsi que le capteur ne se décharge et ne détecte une diminution significative de la contrainte qu'il subit suite à une dilatation du doigt métallique. La présence de deux membranes plutôt qu'une limite davantage les erreurs de mesure susceptibles de résulter de la dilatation du doigt sous l'effet de la chaleur. On obtient alors un dispositif de mesure de pression particulièrement fiable et précis. En outre, la présence d'une deuxième membrane augmente le flux de transfert de chaleur entre le doigt chauffant et le corps de la bougie (la chaleur étant ensuite évacuée par conduction dans la culasse), et permet d'éviter que le doigt ne surchauffe.
Avantageusement, au moins une portion de la zone de fixation du corps s'étendant entre les deux membranes est en un matériau rigide, tel qu'un acier trempé, apte à ne pas se déformer sous l'effet de contraintes générées par des déformations de la culasse. De la sorte, ces déformations ne sont pas transmises au doigt par l'intermédiaire de la deuxième membrane et ne sont pas susceptibles de fausser les mesures de pression.
Avantageusement, les première et deuxième membranes sont espacées, selon la direction longitudinale, d'une distance comprise entre 5 mm et 30 mm.
De façon usuelle, la zone de fixation du corps d'une bougie selon l'invention comprend de préférence, à son extrémité inférieure, une surface d'appui conique, dite surface d'étanchéité, destinée à venir en butée contre un siège conique ménagé dans l'alésage de la culasse en vue de fermer de façon étanche la chambre de combustion. Une excellente étanchéité est obtenue généralement par matage du siège conique de l'alésage.
Avantageusement, la première membrane est formée à proximité de cette surface d'étanchéité. La première membrane a alors également pour fonction de fermer l'espace entre le corps et le doigt afin d'éviter toute accumulation de suie ou autres poussières dans cet espace.
Dans une première forme de réalisation, la surface d'étanchéité se présente comme un épaulement chanfreiné réalisé sur une surface extérieure du corps dans le prolongement immédiat de la membrane, au-dessus de celle-ci.
Dans une deuxième forme de réalisation, la surface d'étanchéité est formée à l'extrémité libre d'une jupe annulaire qui entoure la première membrane ; elle s'étend donc en dessous de l'extrémité axiale supérieure de la première membrane ; elle s'étend même de préférence en dessous de la première membrane. Le fait de réaliser la surface d'étanchéité à l'extrémité libre d'une jupe permet de mieux maîtriser les dimensions de cette surface. Cela permet également de décorréler et d'éloigner les fonctions d'étanchéité et de transmission de la pression remplies respectivement par la surface d'étanchéité et par la première membrane. La surface d'étanchéité s'étendant en dessous au moins d'une portion supérieure de la première membrane, il est possible de prévoir une membrane dont le diamètre externe maximal est supérieur au diamètre interne de la surface d'étanchéité ou au diamètre interne de l'extrémité libre de la jupe. La première membrane selon l'invention présente ainsi avantageusement un diamètre externe maximal supérieur à celui de la membrane décrite dans FR 2 884 299. Cette augmentation du diamètre externe maximal de la première membrane contribue à éloigner la fréquence propre en flexion du doigt de la bande passante du capteur de force.
Avantageusement, la deuxième membrane est formée en regard de l'extrémité supérieure du doigt.
Avantageusement, chacune des première et deuxième membranes s'étend à la fois radialement et longitudinalement de façon à s'inscrire dans un cône ayant un angle inférieur à 50°, de préférence inférieur à 40°. L'expression "s'inscrire dans un cône ayant un angle inférieur à 50°" signifie ici que, en coupe longitudinale, la droite tangente extérieurement en au moins deux points à la membrane forme avec l'axe longitudinal du corps un angle inférieur à 50°. Dotée d'une telle forme, chaque membrane exerce une résistance en flexion sur le doigt, qui permet d'augmenter plus encore la fréquence propre de résonance en flexion du doigt et de l'éloigner ainsi de la bande passante du capteur de force.
De préférence, chaque membrane non seulement s'inscrit dans un cône (exinscrit) d'angle inférieur à 50° mais de plus s'étend à l'extérieur d'un cône intérieur de même centre que le cône exinscrit et d'angle supérieur à 10°, voire supérieur ou égal à 20°.
De préférence, les deux membranes sont identiques.
Avantageusement, au moins une, et de préférence chaque, membrane présente un profil en coupe longitudinale en forme de S comportant une inversion de courbure. En variante ou le cas échéant en combinaison, au moins une, et de préférence chaque, membrane est sensiblement conique. Il n'est cependant pas exclu de prévoir qu'au moins une ou que chaque membrane s'étende sensiblement dans un plan transversal c'est-à-dire orthogonal à l'axe du corps, à l'instar de la membrane divulguée par FR 2 884 299.
Avantageusement, chacune des deux membranes présente une épaisseur comprise entre 0,2 mm et 0,5 mm, de préférence entre 0,2 mm et 0,3 mm.
Le corps de la bougie selon l'invention peut éventuellement être constitué d'une seule pièce, de préférence en acier trempé pour les raisons évoquées précédemment.
En variante, le corps peut être constitué d'une pluralité de pièces fixées entre elles, de préférence par soudure au laser. Des exemples de réalisation du corps en plusieurs pièces sont fournis plus loin.
Avantageusement, le capteur de force est disposé entre, d'une part une pièce, dite interface, solidaire de la zone de fixation -supposée fixe- du corps, et d'autre part une pièce, dite pièce mobile, solidaire du doigt. De préférence, l'interface est agencée en dessous du capteur de force et immédiatement au-dessus de la deuxième membrane. La pièce mobile est agencée au-dessus du capteur de force et est fixée à une âme traversant le capteur de force et alimentant électriquement le doigt.
L'invention s'étend à une bougie de préchauffage caractérisée en combinaison par tout ou partie des caractéristiques définies ci-dessus et ci-après.
L'invention s'étend également à un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une bougie de préchauffage selon l'invention.
D'autres détails et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, qui se réfère aux dessins schématiques annexés et porte sur des modes de réalisation préférentiels, fournis à titre d'exemples non limitatifs. Sur ces dessins :
- la figure 1 est une vue schématique de profil d'une bougie de préchauffage selon l'invention,
- la figure 2 est une vue partielle en coupe longitudinale de la bougie de la figure 1 ,
- la figure 3 est une représentation agrandie d'une partie de la figure 2,
- la figure 4 est une vue partielle en coupe longitudinale d'un autre mode de réalisation d'une bougie de préchauffage selon l'invention.
La bougie de préchauffage selon l'invention illustrée sur les figures 1 à 3 est destinée à être agencée dans un alésage ménagé dans une culasse d'un moteur à combustion interne. Cette bougie de préchauffage comprend de manière connue de l'homme du métier un corps 2, un doigt 4, une âme 6 et un capteur de force 30.
Le corps 2 est de forme tubulaire et présente plusieurs segments extérieurement cylindriques de section circulaire. À une première extrémité 10, appelée tête de bougie, le corps 2 présente une zone de préhension avec une face extérieure périphérique de section transversale hexagonale. Cette zone de préhension est utilisée pour le montage et démontage de la bougie de préchauffage dans l'alésage de la culasse, par vissage/dévissage. Pour réaliser ce montage, un filetage 12, adjacent à la tête de bougie 10, est prévu sur le corps 2. Ce filetage est destiné à coopérer avec un taraudage complémentaire prévu dans l'alésage recevant la bougie, à proximité d'une face extérieure de la culasse.
Il est également prévu de réaliser sur le corps 2 une surface conique 14 dite surface d'étanchéité. Cette surface d'étanchéité 14 vient coopérer avec un siège conique réalisé dans l'alésage à proximité d'une face intérieure de la culasse délimitant la chambre de combustion. Cette surface d'étanchéité 14 du corps 2 assure, par ajustement de formes et éventuellement par matage du siège conique de la culasse, une excellente étanchéité entre la bougie de préchauffage et la culasse.
La zone 8 du corps 2 qui s'étend entre le filetage 12 et la surface d'étanchéité 14 et inclut ces deux éléments est dite zone de fixation. Cette zone est une zone rigide ; elle est montée dans la culasse et on suppose qu'elle est fixe.
Du côté opposé à la tête de bougie 10, le corps 2 de la bougie de préchauffage porte le doigt chauffant 4 de celle-ci. Ce doigt est destiné à prendre place dans une chambre de combustion du moteur. Il s'agit ici d'un doigt chauffant métallique standard, présentant une longueur L égale à 51 mm (voir figure 2). Ce type de doigt est connu de l'homme du métier et n'est pas décrit plus en détail ici. Ce doigt 4 est alimenté en courant électrique par l'âme 6, dont une partie inférieure est encastrée dans le doigt 4. L'extrémité supérieure de l'âme 6 est par ailleurs connectée à un module (non représenté) intégrant une ligne d'alimentation électrique. Au niveau de la tête de bougie 10, une connexion (non représentée) est prévue afin de permettre de relier cette ligne d'alimentation électrique à une source de courant électrique. Le module précité intègre également des moyens de transmission et de traitement du signal délivré par le capteur de force 30.
L'extrémité 16 du corps 2 opposée à la tête de bougie 10, et qui porte le doigt 4, est appelée première zone de liaison. Cette première zone de liaison 16 se présente sous la forme d'un manchon, cylindrique de section circulaire, dont le diamètre interne est adapté au diamètre externe du doigt 4. La fixation du doigt 4 sur la première zone de liaison 16 du corps est réalisée par exemple par interférence et soudure laser, de préférence sur toute la hauteur du manchon 16. D'autres techniques pourraient être utilisées ici pour fixer le doigt 4 à la première zone de liaison 16 du corps 2. Le doigt 4 est agencé relativement à cette première zone de liaison 16 de façon à ce que la longueur en saillie t (voir figure 1 ) de la portion de doigt s'étendant en saillie de la surface d'étanchéité 14 et destinée à prendre place à l'intérieur de la chambre de combustion n'excède pas 31 mm.
La première zone de liaison 16 du corps est raccordée à la zone de fixation 8 du corps par une partie 18 du corps déformable élastiquement, appelée première membrane. Cette première membrane 18 est une partie plus élastique que la zone de fixation 8, considérée comme rigide. La première membrane 18 prolonge la première zone de liaison 16 ; ces deux éléments sont formés dans une seule et même pièce, par emboutissage.
Le doigt chauffant 4 est porté par le corps 2 en une deuxième zone de liaison 34 dudit corps, identique à la première. Cette deuxième zone de liaison 34 est fixée au doigt 4 à proximité de l'extrémité supérieure 38 de ce dernier. Cette deuxième zone de liaison 34 est prolongée par une deuxième membrane 36, qui entoure l'extrémité supérieure 38 du doigt 4. Cette deuxième membrane 36 relie la deuxième zone de liaison 34 à la zone de fixation 8 du corps. La deuxième membrane 36 est identique à la première membrane 18. Elle est en particulier déformable élastiquement et notamment apte à fléchir selon la direction longitudinale sous l'effet de la pression régnant dans la chambre de combustion dans des conditions normales de fonctionnement du moteur.
En l'exemple illustré, chacune des membranes 18, 36 s'étend à la fois radialement et longitudinalement et s'inscrit dans un cône d'angle inférieur à 50°. L'angle évoqué ici s'entend de l'angle compris entre l'axe du corps 2 et la tangente extérieure à la membrane dans tout plan longitudinal. De préférence, chaque membrane 18, 36 s'inscrit dans un cône d'angle inférieur à 40°, par exemple de l'ordre de 36°. La forme choisie à la fois autorise le fléchissement de la membrane selon la direction longitudinale et confère à celle-ci une certaine rigidité en flexion.
On observera que chaque membrane 18, 36 s'étend par ailleurs à l'extérieur d'un cône de même centre que le cône exinscrit précédemment défini et dont l'angle est supérieur à 10°, en l'exemple de l'ordre de 20°.
En outre, chaque membrane 18, 36 illustrées présente un profil en forme de S, comportant successivement, du bas vers le haut : une première portion cylindrique dans le prolongement de la zone de liaison 16, 34, une deuxième portion concave semi- torique de rayon de l'ordre de 0,5 mm, une troisième portion semi-torique de même rayon mais convexe, une quatrième portion cylindrique à la jonction avec la zone de fixation 8.
A titre d'exemple, les zones de liaison 16 et 34 présentent un diamètre interne de 4 mm et un diamètre externe de 4,6 mm ; l'extrémité axiale supérieure des membranes 18 et 36 présente un diamètre externe de 6 mm ; les membranes 18 et 36 présentent une épaisseur comprise entre 0,2 mm et 0,5 mm (de préférence entre 0,2 mm et 0,3 mm).
La présence de deux membranes 18, 36 permet d'augmenter la fréquence d'oscillation en flexion du doigt 4 et d'éviter ainsi un éventuel couplage de ce mode propre en flexion et du capteur de force 30. La forme particulière des membranes selon l'invention contribue également à augmenter la fréquence propre en flexion du doigt.
Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 2 et 3, la surface d'étanchéité 14 est formée à l'extrémité libre d'une jupe 52 qui entoure la première membrane 18 et au moins une partie de la première zone de liaison 16. Dès lors, cette surface d'étanchéité 14 s'étend en dessous de la première membrane 18, ce qui permet de disposer d'une première membrane 18 ayant un diamètre maximal externe (à son extrémité supérieure) supérieur au diamètre interne de la surface d'étanchéité et par conséquent supérieur à celui de la membrane divulguée par FR 2 884 299. Cette caractéristique facilite l'intégration d'un doigt chauffant métallique, dont le diamètre externe est supérieur à celui d'un doigt chauffant en céramique. Toutefois, la présence de la jupe 52 est optionnelle et il est possible de réaliser la surface d'étanchéité dans le prolongement de la première membrane 18 comme illustré sur la figure 4 et décrit plus loin.
En outre, la membrane 18 selon l'invention dispose également d'une largeur (différence entre son plus grand rayon et son plus petit rayon) supérieure à celle de la membrane divulguée par FR 2 884 299. En effet, la largeur de la membrane de FR 2 884 299 est de l'ordre de 0,5 mm alors qu'elle peut être comprise entre 0,9 mm et 1 ,3 mm pour une membrane (première ou deuxième) selon l'invention (la largeur des membranes illustrées sur les figures annexées est de l'ordre de 1 mm). Cette plus grande largeur participe également à l'augmentation de la fréquence propre en flexion du doigt, en ce qu'elle offre une plus grande latitude dans le choix de la forme et des dimensions de la membrane 18.
En l'exemple illustré, afin de pouvoir implanter dans le corps 2 une deuxième membrane 36 identique à la première membrane 18, la zone de fixation 8 du corps présente une épaisseur réduite en regard de la deuxième membrane 36 et de la deuxième zone de liaison 34. Un premier épaulement est ainsi ménagé dans une pièce 40 du corps 2 de façon à loger à l'intérieur de celle-ci la deuxième zone de liaison 34. Une réduction d'épaisseur supplémentaire est prévue au-dessus de cet épaulement, selon un profil en S suivant celui de la deuxième membrane 36.
Comme précédemment expliqué, la zone de fixation 8 est une zone rigide et supposée fixe dans la culasse. Dans des conditions normales de fonctionnement du moteur, la pression régnant à l'intérieur du cylindre exerce sur le doigt 4 une force longitudinale dirigée vers la tête de bougie. Sous l'effet de cette force, les membranes 18 et 36 fléchissent et le doigt 4, de même que les zones de liaison 16 et 34 du corps, se déplacent longitudinalement. Pour chaque membrane 18, 36, on trouve ainsi d'un côté de la membrane une zone supposée fixe (zone de fixation 8) du corps 2, et de l'autre côté de la membrane une zone mobile (zone de liaison 16 ou 34) du corps 2.
Le déplacement de ces zones mobiles 16 et 34 est détecté par le capteur de force 30, qui est avantageusement un capteur piézo-électrique. A cette fin, le capteur de force 30 est disposé entre, d'une part une pièce 20, dite entretoise, solidaire de la zone de fixation 8 -supposée immobile- du corps 2, et d'autre part une pièce 32 solidaire du doigt 4 et des zones de liaison 16 et 34 (mobiles).
L'entretoise 20 est un élément tubulaire, dont la forme et les dimensions sont adaptées pour permettre d'une part de loger l'interface 20 à l'intérieur du corps 2 et d'autre part de laisser le passage à l'âme 6. Cette interface 20 prend place dans le corps 2 juste au-dessus de la deuxième membrane 36 (son extrémité inférieure est même engagée dans l'extrémité supérieure de ladite membrane). L'interface 20 est donc très proche du doigt 4.
Le capteur de force 30 prend place sur l'interface 20. De façon classique, un élément électriquement isolant 24 est disposé entre l'interface 20 et le capteur de force 30. 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 sur les dessins. On peut ici aussi prévoir des pattes de connexion plus classiques.
Au-dessus du capteur de force 30 se trouve la pièce 32 mobile évoquée précédemment. Il s'agit ici d'une bague. Cette dernière est isolée électriquement du capteur de force 30 par l'intermédiaire d'un élément électriquement isolant 24. La bague 32 est soudée sur l'âme 6, par exemple par soudure au laser ; elle est ainsi solidaire du doigt 4.
Au repos, lorsqu'aucune pression n'est exercée sur le doigt 4, le capteur de force 30 est sous contrainte. Lorsqu'une pression (dans la gamme de pressions de fonctionnement du moteur) est exercée sur le doigt 4, celui-ci, l'âme 6 et la bague 32 se déplacent vers le haut et la contrainte au niveau du capteur de force diminue. Le capteur de force 30 mesure cette variation de contrainte.
En l'exemple illustré, le corps 2 de la bougie de préchauffage est réalisé à partir d'une pluralité de pièces, fixées entre elles par soudure au laser par exemple.
Une première pièce 48 tubulaire de section circulaire est utilisée pour réaliser, par emboutissage, à la fois la première zone de liaison 16 et la première membrane 18.
De façon analogue, la deuxième zone de liaison 34 et la deuxième membrane 36 sont formées dans une deuxième pièce 50. La fixation du doigt dans chaque zone de liaison est une opération délicate qu'il est plus aisée de réaliser en l'absence du reste du corps (à l'exception des membranes).
Une troisième pièce 46 tubulaire de section circulaire est ici utilisée pour constituer l'extrémité inférieure de la zone de fixation 8 du corps, dont la jupe 52. Cette troisième pièce est emboutie de façon à former une surface d'étanchéité 14 rentrant vers l'axe de la pièce.
Une quatrième pièce 40 tubulaire, particulièrement rigide, est utilisée pour réaliser la portion de corps s'étendant entre l'extrémité inférieure de la zone de fixation (troisième pièce 46) et une section du corps située légèrement au-dessus de la deuxième membrane 36, en regard de l'entretoise 20. Une cinquième pièce 42 est par ailleurs utilisée pour réaliser une portion du corps s'étendant au-dessus de cette quatrième pièce 40, c'est-à-dire au-dessus du doigt.
L'interface 20 comporte une collerette 44 qui vient s'encastrer dans des épaulements des pièces 40 et 42 du corps. Une telle configuration facilite le montage et la fixation de l'interface 20 dans le corps 2. Cette fixation est par exemple réalisée par soudure au laser.
En variante, l'interface pourrait être cylindrique de section circulaire, et la portion du corps 2 correspondant aux pièces 40 et 42 pourrait être réalisée en une seule et même pièce.
La figure 4 illustre un autre mode de réalisation d'une bougie de préchauffage selon l'invention. Ce deuxième mode de réalisation se distingue du premier mode de réalisation précédemment décrit en ce qu'une partie inférieure de sa zone de fixation 108, sa première membrane 1 18 et sa première zone de liaison 1 16 sont formées dans une seule et même pièce 140. Au niveau de la zone de fixation 108, cette pièce 140 est rigide en raison de son épaisseur. A proximité de l'extrémité inférieure de la zone de fixation 108, ladite pièce 140 présente un épaulement et un diamètre externe réduit pour la réception d'une autre pièce 146 décrite ci-après. En dessous de cette portion de diamètre réduit, la pièce 140 s'amincie pour former la première membrane 118. Cet amincissement de matière confère à la première membrane 118 l'élasticité nécessaire au fonctionnement du capteur de force.
Le deuxième mode de réalisation se distingue également du premier en ce que sa surface d'étanchéité 1 14 s'étend dans le prolongement de la première membrane 118, au-dessus de cette dernière. En d'autres termes, la jupe 52 du premier mode de réalisation est ici omise. Ladite surface d'étanchéité 114 est formée dans la pièce 146 évoquée précédemment, laquelle pièce 146 vient s'emboîter sur l'extrémité inférieure de la pièce 140, autour de la portion de diamètre réduit de cette dernière. Les pièces 140 et 146 sont fixées entre elles par soudure au laser par exemple.
L'invention peut faire l'objet de nombreuses variantes par rapport aux modes de réalisation illustrés.
Ainsi, par exemple, toutes les données numériques indiquées le sont uniquement à titre illustratif et non limitatif.
En outre, les première et deuxième membranes reliant la zone de fixation 8 (ou 108) respectivement aux première et deuxième zones de liaison 16 (ou 116) et 34 pourraient être coniques, voire éventuellement planes.
Enfin, la présente invention peut aussi être mise en œuvre avec un corps de bougie réalisé d'une seule pièce.

Claims

REVENDICATIONS
1. Bougie de préchauffage intégrant un capteur pour la mesure de pressions au sein d'une chambre de combustion d'un cylindre d'un moteur à combustion interne, comprenant un corps (2), un doigt (4) monté dans le corps de façon à pouvoir s'étendre partiellement dans la chambre de combustion, et un capteur de force (30), ledit corps comportant une zone (8), dite zone de fixation, pour la fixation de la bougie dans un alésage d'une culasse du moteur, une zone (16), dite zone de liaison, au niveau de laquelle le doigt (4) est fixé au corps (2), et, entre sa zone de liaison et sa zone de fixation, une partie (18), dite première membrane, déformable élastiquement de telle sorte que la zone de liaison du corps est mobile et peut se déplacer longitudinalement par rapport à la zone de fixation supposée fixe, le corps (2) comportant une deuxième zone de liaison (34) au niveau de laquelle le doigt (4) est fixé au corps (2) et, entre cette deuxième zone de liaison et sa zone de fixation (8), une partie (36), dite deuxième membrane, déformable élastiquement de telle sorte que la deuxième zone de liaison est mobile et peut se déplacer longitudinalement par rapport à la zone de fixation supposée fixe, caractérisé en ce que chacune des première et deuxième membranes (18, 36) s'étend à la fois radialement et longitudinalement de façon à s'inscrire dans un cône ayant un angle inférieur à 50°.
2. Bougie selon la revendication 1 , caractérisée en ce que le doigt (4) est un doigt chauffant métallique.
3. Bougie selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'au moins une portion (40) de la zone de fixation (8) du corps s'étendant entre les deux membranes est en un matériau rigide apte à ne pas se déformer sous l'effet de contraintes générées par les déformations de la culasse.
4. Bougie selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les première et deuxième membranes (18, 36) sont espacées, selon la direction longitudinale, d'une distance comprise entre 5 mm et 30 mm.
5. Bougie selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la zone de fixation (8) du corps présente, à son extrémité inférieure, une surface d'appui (14) conique, dite surface d'étanchéité, destinée à venir en butée contre un siège conique ménagé dans l'alésage de la culasse, et en ce que la première membrane (18) est formée à proximité de cette surface d'étanchéité.
6. Bougie selon la revendication 5, caractérisée en ce que la surface d'étanchéité (14) est formée à l'extrémité libre d'une jupe (52) annulaire qui entoure la première membrane (18).
7. Bougie selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la deuxième membrane (36) est formée en regard de l'extrémité supérieure (38) du doigt.
8. Bougie selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'au moins l'une des membranes (18, 36) est conique ou présente un profil en coupe longitudinale en forme de S comportant une inversion de courbure.
9. Moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une bougie de préchauffage selon l'une des revendications 1 à 8.
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