FR2977669A1

FR2977669A1 - Device i.e. stand alone pressure sensor for measuring pressure within combustion chamber of e.g. Diesel engine, has metal membrane formed integral with intermediate piece mounted between body and skirt while coming to close body's lower end

Info

Publication number: FR2977669A1
Application number: FR1102159A
Authority: FR
Inventors: Matthieu Joly; Cyrille Patri
Original assignee: Continental Automotive GmbH; Continental Automotive France SAS
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2011-07-08
Filing date: 2011-07-08
Publication date: 2013-01-11
Anticipated expiration: 2031-07-08
Also published as: FR2977669B1

Abstract

The device (2) has a tubular body (4) comprising a threaded fixing zone engaging with a corresponding inner thread of a cylinder head. A tubular skirt (10) prolongs the body on a side of an opened lower end of the body and carries a conical sealing surface (8). A force sensor (6) is placed inside the body, and an elastically deformable membrane i.e. circular disk shaped metal membrane (20) is connected to the sensor via a transmission finger (40). The membrane is formed integral with an intermediate piece (14) mounted between the body and the skirt while coming to close the lower end.

Description

La présente invention concerne un dispositif de mesure de pression au sein d'un moteur à combustion interne et en particulier un dispositif de mesure de pression isolé. Un moteur à combustion interne comporte de manière classique des cylindres dans lesquels coulissent des pistons et qui définissent chacun une chambre de combustion dans laquelle du carburant et du comburant sont introduits afin de réaliser la combustion du carburant. Le moteur permet là transformation de l'énergie dégagée par cette combustion en énergie mécanique (au rendement près bien entendu). La connaissance de la valeur de la pression à l'intérieur de chaque cylindre d'un moteur permet de mieux contrôler le déroulement de la combustion au niveau de chaque chambre de combustion. Cette information concernant la pression est notamment utilisée pour réguler l'injection de carburant dans chacune des chambres de combustion. On arrive alors à réduire les émissions polluantes du moteur et aussi à diminuer la consommation de carburant. The present invention relates to a pressure measuring device within an internal combustion engine and in particular to an isolated pressure measuring device. An internal combustion engine conventionally comprises cylinders in which pistons slide and which each define a combustion chamber in which fuel and oxidant are introduced in order to achieve combustion of the fuel. The engine allows the transformation of the energy released by this combustion into mechanical energy (to the yield of course). Knowing the value of the pressure inside each cylinder of an engine makes it possible to better control the flow of combustion at each combustion chamber. This information concerning the pressure is used in particular to regulate the injection of fuel into each of the combustion chambers. This reduces the polluting emissions of the engine and also reduces fuel consumption.

Il existe deux principaux types de moteurs à combustion interne, les moteurs à allumage commandé (ou moteurs Otto) et les moteurs à allumage par compression (ou moteurs Diesel). Dans un moteur à allumage commandé, une bougie est utilisée pour réaliser une étincelle qui déclenche alors la combustion du mélange introduit dans la chambre de combustion. Dans un moteur à allumage par compression, de l'air est comprimé à une pression suffisante pour que l'échauffement qui en résulte soit capable d'enflammer le carburant injecté en fin de compression. Dans un moteur de type Diesel, il est prévu toutefois d'avoir une bougie, dite bougie de préchauffage, qui a pour fonction de chauffer l'air à l'intérieur de la chambre de combustion lorsque le moteur est "froid". Il est alors connu d'équiper une bougie d'allumage (moteur Otto) ou bien une bougie de préchauffage (moteur Diesel) d'un capteur de force, et d'adapter la structure de la bougie concernée, afin de mesurer la pression au sein de la chambre de combustion correspondante. II est également connu, dans certains moteurs (Diesel ou Otto) de prévoir un dispositif dédié pour mesurer la pression au sein de chaque chambre de combustion du moteur. Les moteurs comportent généralement une pièce appelée culasse qui vient fermer chaque cylindre du moteur. La culasse est notamment usinée pour adapter la forme de chaque chambre de combustion. Un dispositif de mesure de pression vient alors traverser ladite culasse et déboucher dans la chambre de combustion correspondante. Le dispositif de mesure de pression comporte un corps extérieur qui présente des moyens permettant l'ancrage du dispositif de mesure de pression à l'intérieur de la culasse et qui porte les divers moyens mis en ceuvre pour réaliser une mesure de pression dans la chambre de combustion correspondante. À l'instar des bougies de préchauffage des moteurs Diesel, un dispositif de mesure de pression de ce type comporte usuellement un doigt s'étendant dans la chambre de combustion. La pression régnant dans cette dernière exerce une force sur ce doigt qui est alors retransmise à un capteur proprement dit, par exemple un capteur de type piézoélectrique. Un tel dispositif de mesure de pression, qui n'est pas intégré dans une bougie de préchauffage ou une bougie d'allumage, est parfois appelé SAPS (acronyme de l'expression anglaise "Stand Alone Pressure Sensor" ou, en français, capteur de force isolé). La présente invention concerne plus particulièrement de tels dispositifs de mesure de pression. Elle concerne également des bougies de préchauffage intégrant un capteur de force. Un dispositif de mesure de pression de type SAPS est par exemple connu du document FR-2 949 558. Le dispositif décrit dans ce document met en oeuvre une membrane élastique disposée entre le doigt soumis à la pression régnant dans la chambre de combustion et le capteur de force. On a remarqué que la pression fournie par un capteur de force, par exemple un capteur de force d'un dispositif de mesure tel que décrit dans le document FR-2 949 558, était inférieure à la pression réelle après la mesure d'un pic de pression régnant dans la chambre de combustion correspondante. La pression réelle est par exemple mesurée à l'aide d'un capteur de force de laboratoire, du type de ceux commercialisés sous la marque Kistler. En comparant alors les résultats de la mesure, on détermine la différence de pression mesurée. La présente invention a alors pour but de fournir un dispositif de mesure de pression plus précis et notamment pour lequel la pression mesurée après le pic de pression se rapproche plus de la pression réelle de la chambre correspondante. On souhaite ainsi minimiser le plus possible l'effet de "sous-mesure" (ou en anglais "undershoot") que l'on observe avec les dispositifs de mesure de pression de l'art antérieur, notamment les dispositifs de mesure de pression mettant en oeuvre une membrane élastique entre le doigt de mesure et le capteur de force. À cet effet, la présente invention propose un dispositif de mesure de pression au sein d'une chambre de combustion d'un moteur à combustion interne, comportant : - un corps tubulaire présentant une zone de fixation filetée destinée à coopérer avec un taraudage correspondant réalisé dans une culasse, ledit corps étant ouvert à une extrémité, dite extrémité inférieure, - une jupe tubulaire prolongeant le corps tubulaire du côté de son extrémité inférieure et sur laquelle est réalisée une zone d'appui de forme globalement conique, - un capteur de force disposé à l'intérieur du corps, et - une partie déformable élastiquement, appelée membrane, et reliée par l'intermédiaire de moyens de transmission au capteur de force. Selon la présente invention, la membrane ne forme qu'une seule pièce avec une pièce intermédiaire montée entre le corps tubulaire et la jupe tubulaire en venant 5 fermer l'extrémité inférieure du corps tubulaire. Lorsqu'un tel dispositif de mesure de pression est monté dans une culasse d'un moteur à combustion interne, la pièce intermédiaire permet de réaliser une séparation entre la chambre de combustion et l'espace dans lequel se trouve le capteur de force. De cette manière, il est ainsi possible de limiter les influences parasites sur les 10 divers éléments utilisés pour réaliser la mesure de pression, influences liées aux conditions extrêmes régnant dans la chambre de combustion correspondante lors d'une mesure de pression. Dans une forme de réalisation proposée par la présente invention, la pièce intermédiaire présente par exemple une partie tubulaire comportant à l'extérieur une 15 collerette destinée à être serrée entre le corps tubulaire et la jupe tubulaire, et la membrane vient fermer la partie tubulaire. La membrane est avantageusement disposée entièrement à l'intérieur de la partie tubulaire de la pièce intermédiaire. Pour éviter d'avoir des phénomènes de dilatation de la membrane dans le sens longitudinal (par rapport au corps du dispositif de mesure de pression) qui risquent 20 d'influencer la mesure de pression, la membrane présente avantageusement du côté opposé au corps tubulaire une face sensiblement plane s'étendant transversalement par rapport audit corps tubulaire. Une variante de réalisation prévoit quant à elle que la membrane présente du côté opposé au corps tubulaire une face concave. Cette variante permet d'orienter la 25 déformation de la membrane lorsque celle-ci est soumise à une température et à une pression importante en provenance d'une chambre de combustion. Pour faciliter la transmission des forces vers le capteur de force, la membrane présente du côté du corps tubulaire une face sensiblement transversale au centre de laquelle se trouve un bossage. Les moyens de transmission prévus entre la membrane et 30 le capteur de force peuvent ainsi plus facilement et plus précisément venir en appui sur la membrane. Pour orienter la déformation de la membrane lorsque celle-ci est soumise à une température et à une pression en provenance d'une chambre de combustion, la face de la membrane se trouvant du côté du corps tubulaire peut présenter un diamètre 35 légèrement plus petit que sa face opposée audit corps tubulaire. Avantageusement, pour que la membrane puisse évacuer une plus grande quantité de chaleur (ce qui permet de mieux réguler "naturellement" sa température) il est prévu d'avoir une membrane relativement épaisse par rapport aux membranes connues de l'art antérieur. On peut ainsi prévoir que la membrane est une membrane métallique dont l'épaisseur est comprise entre 0,25 et 0,75 mm, de préférence entre 0,40 et 0,50 mm. De telles épaisseurs sont compatibles, d'une part, avec une bonne évacuation du flux de chaleur et, d'autre part, permettent une déformation élastique suffisante pour permettre d'agir sur un capteur de force utilisé habituellement dans un dispositif de mesure de pression en obtenant un niveau de signal suffisant pour être traité par des moyens électroniques habituellement utilisés pour la mesure de pression dans un moteur à combustion interne. There are two main types of internal combustion engines, spark ignition engines (or Otto engines) and compression ignition engines (or diesel engines). In a spark ignition engine, a spark plug is used to make a spark which then triggers the combustion of the mixture introduced into the combustion chamber. In a compression-ignition engine, air is compressed to a pressure sufficient for the resulting heating to be able to ignite the fuel injected at the end of compression. In a diesel type engine, however, it is expected to have a spark plug, called glow plug, which has the function of heating the air inside the combustion chamber when the engine is "cold". It is then known to equip a spark plug (Otto engine) or a glow plug (diesel engine) with a force sensor, and to adapt the structure of the spark plug concerned, in order to measure the pressure at within the corresponding combustion chamber. It is also known in certain engines (Diesel or Otto) to provide a dedicated device for measuring the pressure within each combustion chamber of the engine. The engines generally comprise a part called cylinder head which comes to close each cylinder of the engine. The cylinder head is in particular machined to adapt the shape of each combustion chamber. A pressure measuring device then crosses said cylinder head and open into the corresponding combustion chamber. The pressure measuring device comprises an outer body which has means for anchoring the pressure measuring device inside the cylinder head and which carries the various means used to perform a pressure measurement in the chamber of corresponding combustion. Like the glow plugs of diesel engines, a pressure measuring device of this type usually comprises a finger extending into the combustion chamber. The pressure in the latter exerts a force on the finger which is then retransmitted to a sensor itself, for example a piezoelectric type sensor. Such a pressure measuring device, which is not integrated in a glow plug or a spark plug, is sometimes called SAPS (acronym for the English expression "Stand Alone Pressure Sensor" or, in French, sensor of isolated force). The present invention relates more particularly to such pressure measuring devices. It also relates to glow plugs incorporating a force sensor. A pressure measuring device of the SAPS type is for example known from the document FR-2 949 558. The device described in this document implements an elastic membrane disposed between the finger subjected to the pressure prevailing in the combustion chamber and the sensor by force. It has been noted that the pressure supplied by a force sensor, for example a force sensor of a measuring device as described in document FR-2 949 558, was lower than the actual pressure after the measurement of a peak pressure prevailing in the corresponding combustion chamber. The actual pressure is for example measured using a laboratory force sensor, of the type marketed under the brand Kistler. Then comparing the results of the measurement, the measured pressure difference is determined. The present invention therefore aims to provide a more accurate pressure measuring device and in particular for which the pressure measured after the peak pressure is closer to the actual pressure of the corresponding chamber. It is thus desired to minimize as much as possible the effect of "under-measurement" (or in English "undershoot") that is observed with the pressure measuring devices of the prior art, in particular the pressure measuring devices an elastic membrane is used between the measurement finger and the force sensor. For this purpose, the present invention proposes a device for measuring pressure within a combustion chamber of an internal combustion engine, comprising: a tubular body having a threaded fastening zone intended to cooperate with a corresponding tapped thread; in a yoke, said body being open at one end, said lower end, - a tubular skirt extending the tubular body on the side of its lower end and on which is formed a support zone of generally conical shape, - a force sensor disposed within the body, and - an elastically deformable portion, called membrane, and connected via transmission means to the force sensor. According to the present invention, the membrane forms a single piece with an intermediate piece mounted between the tubular body and the tubular skirt by closing the lower end of the tubular body. When such a pressure measuring device is mounted in a cylinder head of an internal combustion engine, the intermediate piece makes it possible to separate the combustion chamber from the space in which the force sensor is located. In this way, it is thus possible to limit the parasitic influences on the various elements used to carry out the pressure measurement, influences related to the extreme conditions prevailing in the corresponding combustion chamber during a pressure measurement. In an embodiment proposed by the present invention, the intermediate piece has for example a tubular portion having on the outside a flange intended to be clamped between the tubular body and the tubular skirt, and the membrane closes the tubular part. The membrane is advantageously disposed entirely inside the tubular part of the intermediate piece. To avoid having membrane expansion phenomena in the longitudinal direction (relative to the body of the pressure measuring device) which may influence the pressure measurement, the membrane advantageously has the opposite side to the tubular body. substantially flat face extending transversely to said tubular body. An alternative embodiment provides that the membrane has on the opposite side to the tubular body a concave face. This variant makes it possible to orient the deformation of the membrane when it is subjected to a high temperature and pressure coming from a combustion chamber. To facilitate the transmission of forces towards the force sensor, the membrane has on the side of the tubular body a substantially transverse face in the center of which is a boss. The transmission means provided between the membrane and the force sensor can thus more easily and more precisely bear against the membrane. To orient the deformation of the membrane when it is subjected to a temperature and a pressure coming from a combustion chamber, the face of the membrane lying on the side of the tubular body may have a diameter slightly smaller than its opposite face to said tubular body. Advantageously, so that the membrane can evacuate a greater amount of heat (which allows to better regulate "naturally" its temperature) it is expected to have a relatively thick membrane compared to known membranes of the prior art. It can thus be provided that the membrane is a metal membrane whose thickness is between 0.25 and 0.75 mm, preferably between 0.40 and 0.50 mm. Such thicknesses are compatible, on the one hand, with good evacuation of the heat flow and, on the other hand, allow sufficient elastic deformation to allow acting on a force sensor usually used in a pressure measuring device by obtaining a signal level sufficient to be processed by electronic means usually used for pressure measurement in an internal combustion engine.

Dans un dispositif de mesure selon l'invention, on peut avoir une structure pour réaliser la mesure de pression dans laquelle la membrane présente une forme globale d'un disque présentant une périphérie et un centre, et dans laquelle le capteur de force est monté, directement ou indirectement, entre, d'une part, une butée transversale montée rigidement par rapport à la périphérie de la membrane et supposée fixe par rapport au corps tubulaire et, d'autre part, un doigt prenant appui sensiblement au centre de la membrane. La présente invention concerne également un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif de mesure 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 en coupe longitudinale schématique d'un dispositif de mesure de pression de l'art antérieur, La figure 2 est une vue en coupe similaire à la figure 1 montrant une première forme de réalisation de la présente invention, La figure 3 illustre une membrane d'un mode de réalisation préféré selon la présente invention, La figure 4 est une vue de détails montrant à échelle agrandie une membrane du dispositif de mesure de pression de la figure 2, La figure 5 est une vue en coupe longitudinale correspondant à la vue de la 30 figure 2 pour une forme de réalisation préférée de l'invention mettant en oeuvre la membrane montrée sur la figure 3, et Les figures 6 et 7 illustrent en coupe longitudinale des variantes de réalisation d'une jupe tubulaire telle celle montrée sur les figures 2 et 5. La description qui suit est faite en référence à un dispositif de mesure de 35 pression 2, connu sous le nom de SAPS (acronyme anglais de "Stand Alone Pressure Sensor" ou, en français, capteur de force isolé). Le dispositif de mesure de pression illustré sur les figures 1, 2 et 5 est destiné à être agencé dans un alésage ménagé dans une culasse d'un moteur à combustion interne. L'alésage débouche d'un côté dans une chambre de combustion du moteur et d'un autre côté vers l'extérieur du moteur. Le dispositif de mesure de pression des figures 2 et 5 comprend de manière connue de l'homme du métier un corps 4 dans lequel se trouve un capteur de force 6. In a measuring device according to the invention, it is possible to have a structure for producing the pressure measurement in which the membrane has the overall shape of a disk having a periphery and a center, and in which the force sensor is mounted, directly or indirectly, between, on the one hand, a transverse stop rigidly mounted relative to the periphery of the membrane and assumed fixed relative to the tubular body and, on the other hand, a finger bearing substantially in the center of the membrane. The present invention also relates to an internal combustion engine, characterized in that it comprises at least one measuring device as described above. Details and advantages of the present invention will become more apparent from the description which follows, given with reference to the appended diagrammatic drawings in which: FIG. 1 is a diagrammatic longitudinal sectional view of a pressure measuring device of the prior art, Fig. 2 is a sectional view similar to Fig. 1 showing a first embodiment of the present invention; Fig. 3 illustrates a membrane of a preferred embodiment according to the present invention; Fig. 4 is a detail view; showing on a larger scale a membrane of the pressure measuring device of FIG. 2, FIG. 5 is a longitudinal sectional view corresponding to the view of FIG. 2 for a preferred embodiment of the invention using the membrane shown in FIG. 3, and FIGS. 6 and 7 illustrate, in longitudinal section, alternative embodiments of a tubular skirt such as that shown in FIGS. and 5. The following description is made with reference to a pressure measuring device 2, known as SAPS (Stand Alone Pressure Sensor), or in French, an isolated force sensor. The pressure measuring device illustrated in Figures 1, 2 and 5 is intended to be arranged in a bore in a cylinder head of an internal combustion engine. The bore opens on one side into a combustion chamber of the engine and on the other side towards the outside of the engine. The pressure measuring device of FIGS. 2 and 5 comprises, in a manner known to those skilled in the art, a body 4 in which there is a force sensor 6.

Dans la présente invention, pour les différentes formes de réalisation, ainsi que pour la référence à l'art antérieur illustré sur la figure 1, il est proposé de conserver les mêmes références pour désigner des éléments similaires. Il est également proposé d'orienter ce dispositif et on convient que les éléments se trouvant vers l'extérieur de la culasse sont en position haute, ou supérieure, par rapport à des éléments se trouvant du côté de la chambre de combustion qui sont alors en position basse ou inférieure. Le corps 4 est de forme globale cylindrique circulaire. Le corps 4 tubulaire définit un axe longitudinal A qui est choisi pour la présente description comme axe longitudinal A de l'ensemble du dispositif de mesure de pression. À une première extrémité, appelée généralement tête du dispositif (non représentée), le corps 4 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 du dispositif de mesure de pression 2 dans l'alésage de la culasse évoqué plus haut, par vissage et dévissage. Pour réaliser un tel montage, un filetage (non illustré), adjacent à la tête du dispositif, est prévu sur le corps 4. Ce filetage est destiné à coopérer avec un taraudage complémentaire prévu dans l'alésage recevant le dispositif de mesure de pression 2, à proximité d'une face extérieure de la culasse. Pour permettre le positionnement d'un tel dispositif de mesure de pression dans la culasse correspondante, il est prévu d'avoir dans l'alésage recevant le dispositif un siège conique contre lequel, lors du vissage du dispositif dans la culasse, on vient faire reposer, avec serrage, une surface d'étanchéité 8 correspondante de manière à réaliser une zone de contact conique entre le dispositif de mesure 2 et la culasse correspondante. Ladite surface d'étanchéité 8 assure, par ajustement de formes, et éventuellement aussi par matage du siège conique de la culasse lors du serrage, une excellente étanchéité entre le dispositif de mesure de pression 2 et la culasse. In the present invention, for the various embodiments, as well as for the reference to the prior art illustrated in Figure 1, it is proposed to keep the same references to designate similar elements. It is also proposed to orient this device and it is agreed that the elements lying towards the outside of the cylinder head are in the upper position, or higher, with respect to elements situated on the side of the combustion chamber which are then in position. low or low position. The body 4 is of circular cylindrical overall shape. The tubular body 4 defines a longitudinal axis A which is chosen for the present description as the longitudinal axis A of the entire pressure measuring device. At a first end, generally called the head of the device (not shown), the body 4 has a gripping zone with a peripheral outer face of hexagonal cross-section. This gripping zone is used for mounting and dismounting the pressure measuring device 2 in the bore of the bolt mentioned above, by screwing and unscrewing. To achieve such an assembly, a thread (not shown), adjacent to the head of the device, is provided on the body 4. This thread is intended to cooperate with a complementary tapping provided in the bore receiving the pressure measuring device 2 , near an outer face of the breech. To allow the positioning of such a pressure measuring device in the corresponding yoke, it is intended to have in the bore receiving the device a conical seat against which, when the device is screwed into the cylinder head, it comes to rest , with tightening, a corresponding sealing surface 8 so as to provide a conical contact zone between the measuring device 2 and the corresponding yoke. Said sealing surface 8 ensures, by shape adjustment, and possibly also by matting of the conical seat of the cylinder head during tightening, an excellent seal between the pressure measuring device 2 and the cylinder head.

Le corps 4 est prolongé ici par une jupe 10, formant une pièce distincte par rapport audit corps 4, portant la surface d'étanchéité 8. On suppose que ces deux pièces, corps 4 et jupe 10, sont chacune une pièce rigide qui est montée dans la culasse rigide et fixe et qu'elles ne se déforment pas car maintenues dans la culasse rigide entre le siège conique et le taraudage correspondant au filetage du corps 4. The body 4 is extended here by a skirt 10, forming a separate part with respect to said body 4, bearing the sealing surface 8. It is assumed that these two parts, body 4 and skirt 10, are each a rigid piece which is mounted in the rigid and fixed yoke and that they do not deform because held in the rigid yoke between the conical seat and the tapping corresponding to the thread of the body 4.

Dans le dispositif de l'art antérieur, on remarque la présence du côté opposé à la tête du corps 4 d'un doigt 12 qui vient en saillie hors du corps 4. Ce doigt 12 est destiné à être soumis à la pression régnant dans une chambre de combustion du moteur. Ce doigt 12 est par exemple métallique. Il peut être éventuellement dans un alliage très résistant aux variations de températures, comme par exemple l'alliage connu sous la marque Inconel. Ce type de doigt est connu de l'homme du métier et n'est pas décrit plus en détail ici, d'autant plus que la présente invention propose des formes de réalisation ne présentant pas de tel doigt. Sur les formes de réalisation des figures 2 et 5, on remarque la présence d'une pièce intermédiaire (portant la référence 14 sur les figures 2 et 4 et la référence 14' sur les figures 5 et 3) entre le corps 4 et la jupe 10 décrite plus en détail ci-après. La pièce intermédiaire 14 présente trois parties : une partie tubulaire 16, une collerette 18 et une membrane 20. La partie tubulaire 16 présente plusieurs zones cylindriques circulaires avec des dimensions -diamètre extérieur, diamètre intérieur, épaisseur de paroi- variant d'une zone à l'autre. Cette partie tubulaire 16 s'étend dans le corps 8, parallèlement à celui-ci et a également pour axe longitudinal l'axe A. Dans la forme de réalisation de la figure 2, la pièce intermédiaire 14, et plus précisément sa partie tubulaire 16, dans sa partie supérieure, vient entourer le capteur de force 6. Dans cette zone supérieure, la paroi de la partie tubulaire 16 est relativement mince pour des questions d'encombrement. En dessous de cette zone supérieure de la partie tubulaire 16, cette partie tubulaire 16 présente une deuxième zone dont l'épaisseur de paroi augmente sans modification toutefois du diamètre extérieur de la partie tubulaire. En bas de cette deuxième zone, on remarque une troisième zone dans laquelle le diamètre intérieur de la partie tubulaire 16 n'est pas modifié. Alors que dans la deuxième zone le diamètre extérieur de la partie tubulaire est légèrement inférieur au diamètre intérieur du corps 4 de manière à laisser un faible espace entre le corps 4 et la pièce intermédiaire 14, le diamètre extérieur de la troisième zone est quant à lui adapté au diamètre intérieur du corps 4 pour permettre d'assurer le centrage de la pièce intermédiaire 14 dans le corps 4. En dessous de la troisième zone, la partie tubulaire 16 présente une quatrième zone portant la membrane 20 et un cinquième zone formant une base circulaire 22 pour la pièce intermédiaire 14. In the device of the prior art, it is noted the presence of the opposite side to the head of the body 4 of a finger 12 which protrudes out of the body 4. This finger 12 is intended to be subjected to the pressure prevailing in a combustion chamber of the engine. This finger 12 is for example metallic. It may be optionally in an alloy that is very resistant to temperature variations, such as the alloy known under the Inconel brand. This type of finger is known to those skilled in the art and is not described in detail here, especially since the present invention provides embodiments having no such finger. On the embodiments of Figures 2 and 5, there is the presence of an intermediate piece (bearing the reference 14 in Figures 2 and 4 and the reference 14 'in Figures 5 and 3) between the body 4 and the skirt 10 described in more detail below. The intermediate piece 14 has three parts: a tubular portion 16, a flange 18 and a membrane 20. The tubular portion 16 has a plurality of circular cylindrical zones with dimensions-outer diameter, inner diameter, wall thickness-varying from one zone to the other. the other. This tubular portion 16 extends in the body 8, parallel to it and also has the longitudinal axis A axis. In the embodiment of Figure 2, the intermediate piece 14, and more specifically its tubular portion 16 , in its upper part, surrounds the force sensor 6. In this upper zone, the wall of the tubular portion 16 is relatively thin for space problems. Below this upper zone of the tubular portion 16, this tubular portion 16 has a second zone whose wall thickness increases without however changing the outer diameter of the tubular portion. At the bottom of this second zone, there is a third zone in which the internal diameter of the tubular portion 16 is not modified. While in the second zone the outside diameter of the tubular portion is slightly smaller than the inside diameter of the body 4 so as to leave a small gap between the body 4 and the intermediate part 14, the outside diameter of the third zone is meanwhile adapted to the inner diameter of the body 4 to allow centering of the intermediate piece 14 in the body 4. Below the third zone, the tubular portion 16 has a fourth zone carrying the membrane 20 and a fifth zone forming a base circular 22 for the intermediate piece 14.

La collerette 18 est réalisée en saillie sur la surface extérieure de la pièce intermédiaire 14. Elle présente une forme torique de section sensiblement carrée. De la sorte, la collerette définit un épaulement supérieur 24 pour recevoir le corps 4 et un épaulement inférieur 26 pour recevoir la jupe 10. La membrane 20 se différencie clairement des membranes connues de l'art antérieur. Alors que les membranes connues de l'art antérieur présentent (presque) toujours une forme annulaire portant en son centre un doigt (tel le doigt 12 de la figure 1) et ont le plus souvent une section en "S" ou présentant tout du moins une partie s'étendant longitudinalement, la membrane proposée ici peut être réalisée à partir d'une forme de disque circulaire. Ainsi, dans la forme de réalisation des figures 2 et 4, la membrane 20 présente une forme d'un disque circulaire s'étendant transversalement dans la partie tubulaire 16 de la pièce intermédiaire 14 en fermant cette partie tubulaire et présentant sur sa face supérieure un bossage 28. La membrane 20 présente dans la forme de réalisation une face inférieure plane. On remarque toutefois la présence d'un arrondi entre la périphérie de la membrane 20 et la partie tubulaire 16 qui est imposé pour des raisons de fabrication et de fiabilité. De même, la face supérieure de la membrane 20 est plane, avec également un arrondi à la périphérie, et le bossage 28 au centre de cette face supérieure. La face inférieure de la membrane 20 présente un diamètre légèrement différent au diamètre de la face supérieure de la membrane 20. Cette différence a pour but de favoriser la déformation de la membrane 20 lorsqu'une température et une pression sont appliquées sur la face inférieure de celle-ci (en provenance notamment d'une chambre de combustion, suite à une explosion dans celle-ci). L'épaisseur de la membrane 20, en dehors du bossage 28, peut être supérieure à celle des membranes connues de l'art antérieur. Cette épaisseur est par exemple de l'ordre de 0,4 à 0,5 mm. Cette épaisseur augmentée permet encore une déformation élastique lorsque la membrane est soumise à la pression régnant dans une chambre de combustion lors d'une explosion au coeur de celle-ci. Elle autorise aussi une meilleure dissipation de la chaleur pendant le fonctionnement du dispositif de mesure. Dans la forme de réalisation des figures 5 et 3, la pièce intermédiaire 14' reprend sensiblement la forme de la pièce intermédiaire 14. Elle présente toutefois une hauteur moindre. On retrouve ainsi dans la pièce intermédiaire 14' une partie tubulaire 16', une collerette 18' et une membrane 20'. La partie tubulaire 16' comporte une zone cylindrique circulaire supérieure en 30 dessous de laquelle se trouve une deuxième zone portant la membrane 20' ainsi qu'une base 22' se trouvant sous cette deuxième zone. On remarque que la zone cylindrique circulaire supérieure est de hauteur limitée par rapport à la zone cylindrique circulaire supérieure de la partie tubulaire 16 de la pièce intermédiaire 14. Le capteur de force 6 se trouve ainsi au-dessus de la pièce 35 intermédiaire 14'. La membrane 20' s'étend également transversalement par rapport à la partie tubulaire 16' (ou au corps 4). Sa face supérieure est ici aussi une face transversale sensiblement plane présentant en son centre un bossage 28. La forme de ce dernier est ici différente du bossage de la membrane 20 mais sa fonction reste similaire, comme il ressort de la suite de la présente description. La face inférieure de la membrane 20' présente ici une concavité orientée vers le bas (ou, autrement dit, vers la chambre de combustion lorsque le dispositif de mesure selon la présente invention est monté dans une culasse). Cette face inférieure vient se prolonger pour se confondre avec la face intérieure de la base 22'. La surface formée ainsi par la membrane 20' et la base 22' est par exemple une calotte sphérique. Dans cette forme de réalisation, le centrage de la pièce intermédiaire 14' par rapport au dispositif de mesure de pression 2 est réalisé au niveau de la base 22'. Le diamètre extérieur de cette dernière est adapté au diamètre intérieur de la jupe 10 au niveau de son ouverture supérieure. Comme on peut le remarquer sur la figure 5, la pièce intermédiaire 14' coopère avec un prolongateur 30. Ce dernier est une pièce tubulaire cylindrique circulaire qui est montée sur la pièce intermédiaire 14', par exemple par soudage, de manière à obtenir deux pièces solidaires. Le prolongateur 30 est par exemple fixé sur la face extérieure de la partie tubulaire 16' et s'étend vers le haut jusqu'au-delà du capteur de force 6. Dans le dispositif de mesure assemblé de la figure 5, l'ensemble formé par la pièce intermédiaire 14' et le prolongateur 30 remplit les mêmes fonctions que la pièce intermédiaire 14 de la figure 2. Dans les deux formes de réalisation d'un dispositif de mesure de pression 2 selon la présente invention proposées sur les figures 2 et 5, on retrouve, comme déjà mentionné un corps 4 et une jupe 10. La pièce intermédiaire 14, respectivement 14', est montée de telle sorte que sa collerette 18, respectivement 18', se trouve entre la face inférieure du corps 4 et la face supérieure de la jupe 10. De cette manière, la pièce intermédiaire 14 et la pièce intermédiaire 14' viennent chacune entièrement fermer le corps 4 et plus précisément l'ouverture inférieure de ce corps tubulaire. On réalise de la sorte une séparation entre la chambre de combustion et l'espace dans lequel on vient réaliser la mesure de la pression régnant dans ladite chambre de combustion. La structure mise en ceuvre dans les formes de réalisation des figures 2 et 5 est similaire en ce qui concerne la mesure de pression. D'autres structures pourraient toutefois également être envisagées. Comme indiqué, le capteur de force 6 est disposé au-dessus de la membrane 20 ou 20'. Ce capteur de force 6 est, de manière classique, pris en sandwich entre deux électrodes, une première électrode 32 venant au contact de la face inférieure du capteur de force 6 (qui est avantageusement un capteur piezo-électrique de forme - torique) et une seconde électrode 34 venant au contact de la face supérieure du capteur de force 6. On retrouve aussi, de manière classique, un premier joint isolant 36 juste en dessous de la première électrode 32 et un second joint isolant 38 venant au contact directement avec la seconde électrode 34. The flange 18 is formed projecting on the outer surface of the intermediate part 14. It has a substantially square section of toroidal shape. In this way, the flange defines an upper shoulder 24 to receive the body 4 and a lower shoulder 26 to receive the skirt 10. The membrane 20 is clearly different from known membranes of the prior art. While the known membranes of the prior art have (almost) always an annular shape carrying in the center a finger (such as the finger 12 of Figure 1) and most often have an "S" section or at least having a portion extending longitudinally, the membrane proposed here can be made from a circular disk shape. Thus, in the embodiment of FIGS. 2 and 4, the membrane 20 has the shape of a circular disk extending transversely in the tubular portion 16 of the intermediate piece 14 by closing this tubular part and having on its upper face a boss 28. The membrane 20 has in the embodiment a planar underside. However, there is a rounding between the periphery of the membrane 20 and the tubular portion 16 which is imposed for reasons of manufacture and reliability. Similarly, the upper face of the membrane 20 is flat, with a rounded periphery, and the boss 28 in the center of this upper face. The lower face of the membrane 20 has a diameter slightly different to the diameter of the upper face of the membrane 20. This difference is intended to promote the deformation of the membrane 20 when a temperature and pressure are applied to the underside of the membrane 20. it (especially from a combustion chamber, following an explosion in it). The thickness of the membrane 20, outside the boss 28, may be greater than that of the known membranes of the prior art. This thickness is for example of the order of 0.4 to 0.5 mm. This increased thickness further allows elastic deformation when the membrane is subjected to the pressure prevailing in a combustion chamber during an explosion in the heart thereof. It also allows better dissipation of heat during the operation of the measuring device. In the embodiment of Figures 5 and 3, the intermediate part 14 'substantially resumes the shape of the intermediate part 14. However, it has a lower height. There is thus in the intermediate piece 14 'a tubular portion 16', a flange 18 'and a membrane 20'. The tubular portion 16 'has an upper circular cylindrical zone below which there is a second zone carrying the membrane 20' and a base 22 'located under this second zone. Note that the upper circular cylindrical zone is of limited height relative to the upper circular cylindrical zone of the tubular portion 16 of the intermediate piece 14. The force sensor 6 is thus above the intermediate part 14 '. The membrane 20 'also extends transversely with respect to the tubular portion 16' (or the body 4). Its upper face is here also a substantially flat transverse face having in its center a boss 28. The shape of the latter here is different from the boss of the membrane 20 but its function remains similar, as is apparent from the following description. The lower face of the membrane 20 'here has a concavity oriented downwards (or, in other words, towards the combustion chamber when the measuring device according to the present invention is mounted in a cylinder head). This lower face is extended to merge with the inner face of the base 22 '. The surface thus formed by the membrane 20 'and the base 22' is for example a spherical cap. In this embodiment, the centering of the intermediate piece 14 'with respect to the pressure measuring device 2 is performed at the base 22'. The outer diameter of the latter is adapted to the inner diameter of the skirt 10 at its upper opening. As can be seen in FIG. 5, the intermediate piece 14 'cooperates with an extension member 30. The latter is a circular cylindrical tubular piece which is mounted on the intermediate piece 14', for example by welding, so as to obtain two pieces solidarity. The extender 30 is for example fixed on the outer face of the tubular part 16 'and extends upwardly beyond the force sensor 6. In the assembled measuring device of FIG. by the intermediate piece 14 'and the extension 30 performs the same functions as the intermediate piece 14 of Figure 2. In both embodiments of a pressure measuring device 2 according to the present invention proposed in Figures 2 and 5 , as already mentioned a body 4 and a skirt 10. The intermediate part 14, respectively 14 ', is mounted so that its collar 18, respectively 18', is between the lower face of the body 4 and the face In this way, the intermediate piece 14 and the intermediate piece 14 'each completely close the body 4 and more precisely the lower opening of the tubular body. In this way, a separation is made between the combustion chamber and the space in which the pressure prevailing in said combustion chamber is measured. The structure implemented in the embodiments of Figures 2 and 5 is similar with respect to pressure measurement. Other structures could, however, also be considered. As indicated, the force sensor 6 is disposed above the membrane 20 or 20 '. This force sensor 6 is, in a conventional manner, sandwiched between two electrodes, a first electrode 32 coming into contact with the lower face of the force sensor 6 (which is advantageously a piezoelectric sensor of the toroidal shape) and a second electrode 34 coming into contact with the upper face of the force sensor 6. There is also, in a conventional manner, a first insulating joint 36 just below the first electrode 32 and a second insulating seal 38 coming into direct contact with the second electrode 34.

La face inférieure du capteur de force 6 est reliée à la membrane 20 ou 20', correspondant par l'intermédiaire d'un doigt de transmission 40. Plus précisément, le doigt de transmission 40 est monté entre le bossage 28 et le premier joint isolant 36. On considère ici que le doigt de transmission relie indirectement la membrane au capteur de force car des pièces intermédiaires (joint isolant, électrode) sont interposées. The underside of the force sensor 6 is connected to the membrane 20 or 20 ', corresponding via a transmission finger 40. More specifically, the transmission finger 40 is mounted between the boss 28 and the first insulating seal 36. It is considered here that the transmission finger indirectly connects the membrane to the force sensor because intermediate parts (insulating gasket, electrode) are interposed.

La face supérieure du capteur de force 6 est précontrainte par une bague 42 qui est fixée soit à l'intérieur du prolongateur 30 (figure 5) soit à l'intérieur de la pièce intermédiaire 14 (figure 2). Dans la forme de réalisation de la figure 5, la bague 42 et le prolongateur 30 ne forment qu'une seule pièce mais comme suggéré par la figure 2, il est clair que la bague 42 pourrait être distincte du prolongateur. The upper face of the force sensor 6 is prestressed by a ring 42 which is fixed either inside the extender 30 (FIG. 5) or inside the intermediate piece 14 (FIG. 2). In the embodiment of Figure 5, the ring 42 and the extender 30 form a single piece but as suggested by Figure 2, it is clear that the ring 42 could be separate from the extender.

Comme décrit plus haut, la jupe 10 intègre la surface d'étanchéité 8 pour réaliser le positionnement exact du dispositif de mesure et assurer aussi l'étanchéité de la chambre de combustion correspondante. Elle doit également permettre à la pression régnant dans ladite chambre de combustion de s'exercer sur la membrane afin de permettre la déformation élastique de cette membrane et permettre ainsi la mesure de la pression. Les figures 2 et 5 montrent une forme de réalisation de la jupe 10 dans laquelle celle-ci présente une forme sensiblement tubulaire. D'autres formes de réalisation sont envisageables comme illustré par les figures 6 et 7. Ces diverses formes de réalisation sont choisies en fonction de contraintes liées au moteur. Elles permettent d'agir sur la manière dont le front de pression lié à une combustion arrive sur la membrane et éventuellement aussi sur le volume de la chambre de combustion. Les dispositifs de mesure de pression décrits ci-dessus permettent d'obtenir des mesures de pressions avec des niveaux de signal acceptables pour l'électronique qui assure le signal fourni par les électrodes. As described above, the skirt 10 integrates the sealing surface 8 to achieve the exact positioning of the measuring device and also ensure the sealing of the corresponding combustion chamber. It must also allow the pressure in said combustion chamber to be exerted on the membrane to allow the elastic deformation of the membrane and thus allow the measurement of the pressure. Figures 2 and 5 show an embodiment of the skirt 10 in which it has a substantially tubular shape. Other embodiments are conceivable as illustrated by FIGS. 6 and 7. These various embodiments are chosen according to constraints related to the motor. They make it possible to act on the way in which the pressure front linked to a combustion reaches the membrane and possibly also on the volume of the combustion chamber. The pressure measuring devices described above provide pressure measurements with acceptable signal levels for the electronics that provide the signal provided by the electrodes.

Ces dispositifs présentent aussi l'avantage d'avoir une grande robustesse, grâce notamment à la séparation réalisée par la membrane, malgré le fait qu'un tel dispositif de mesure est destiné à prendre place dans une zone où l'environnement est très hostile et les contraintes (température, pression, ...) importantes. Un dispositif de mesure de pression selon la présente invention permet aussi, et tout d'abord, d'obtenir des mesures fiables et pour lesquelles l'effet d' «undershoot » peut être corrigé pour obtenir un signal correspondant à la pression à mesurer. Cette précision peut être obtenue malgré une conception (nombre de pièces notamment) simple qui autorise d'envisager une industrialisation d'un tel capteur à des prix de revient acceptables. Les formes de réalisation décrites permettent également de limiter les déplacements parasites de la membrane lorsque des effets de dilation notamment s'exercent sur le dispositif de mesure. La forme de la membrane, le fait qu'elle est réalisée au sein d'une pièce sans soudure, etc. permettent également de maîtriser parfaitement la déformation de la membrane. La présente invention permet également de maîtriser les flux de chaleur dans le dispositif de mesure de pression et d'évacuer la chaleur transmise par la chambre de combustion vers la culasse. Les formes de réalisation décrites permettent, en modifiant par exemple l'épaisseur de la membrane et la position relative de la membrane par rapport à la collerette, d'influer sur le flux de chaleur pouvant être évacué vers la culasse. La présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation préférée décrite ci-dessus à titre d'exemple non limitatif et représentée sur les dessins. Elle concerne toutes les variantes de réalisation à la portée de l'homme du métier dans le cadre des revendications ci-après. These devices also have the advantage of having great robustness, thanks in particular to the separation made by the membrane, despite the fact that such a measuring device is intended to take place in an area where the environment is very hostile and the constraints (temperature, pressure, ...) important. A pressure measuring device according to the present invention also makes it possible, first of all, to obtain reliable measurements and for which the "undershoot" effect can be corrected to obtain a signal corresponding to the pressure to be measured. This accuracy can be obtained despite a simple design (number of parts) that allows to consider industrialization of such a sensor at acceptable cost prices. The described embodiments also make it possible to limit the parasitic displacements of the membrane when expansion effects in particular are exerted on the measuring device. The shape of the membrane, the fact that it is made in a seamless part, etc. also allow to perfectly control the deformation of the membrane. The present invention also makes it possible to control the heat flows in the pressure measuring device and to evacuate the heat transmitted by the combustion chamber towards the cylinder head. The described embodiments allow, for example by modifying the thickness of the membrane and the relative position of the membrane relative to the collar, to influence the flow of heat that can be discharged to the cylinder head. The present invention is not limited to the preferred embodiment described above by way of non-limiting example and shown in the drawings. It relates to all the variants within the scope of those skilled in the art within the scope of the claims below.

Claims

REVENDICATIONS1. Pressure measuring device within a chamber CLAIMS1. A pressure measuring device in a combustion chamber of an internal combustion engine comprising: - a tubular body (4) having a threaded fastening zone intended to cooperate with a corresponding tapping formed in a cylinder head, said body (4) ) being open at one end, said lower end, - a tubular skirt (10) extending the tubular body (4) on the side of its lower end and on which is formed a sealing surface (8) of generally conical shape, - a force sensor (6) disposed inside the body (4), and 10 - an elastically deformable part, called a membrane (20, 20%) and connected by means of transmission means (40) to the sensor of force (6), characterized in that the membrane (20, 20 ') forms a single piece with an intermediate piece (14, 14') mounted between the tubular body (4) and the tubular skirt (10). coming to close the lower end of the body ( 4) tubular.

Pressure-measuring device according to Claim 1, characterized in that the intermediate part (14, 14 ') has a tubular part (16, 16') comprising on the outside a flange (18, 18 ') intended for being clamped between the tubular body (4) and the tubular skirt (10), and in that the membrane (14, 14 ') closes the tubular part (16, 16').

3. Measuring device according to claim 2, characterized in that the membrane (20, 20 ') is disposed entirely inside the tubular portion (16, 16') of the intermediate piece (14, 14 ').

4. Pressure measuring device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the membrane (20) has on the opposite side to the tubular body (4) a substantially flat face extending transversely relative to said body ( 4) tubular.

5. Pressure measuring device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the membrane (20 ') has on the opposite side to the body (4) tubular a concave face. 30

6. Pressure measuring device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the membrane (20, 20 ') has the side of the body (4) tubular a substantially transverse face in the center of which is a boss (28).

7. Pressure measuring device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the face of the membrane (20) on the side of the tubular body (4) has a slightly different diameter than its opposite face to said body (4) tubular.

8. A device for measuring pressure according to one of claims 1 to 7, characterized in that the membrane (20, 20 ') is a metal membrane whose thickness is between 0.25 and 0.75 mm, preferably between 0.40 and 0.50 mm.

9. Measuring device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the membrane (20, 20 ') has the overall shape of a disc having a periphery and a center, and in that the force sensor (6) is mounted, directly or indirectly, between, on the one hand, a transverse stop (42) rigidly mounted with respect to the periphery of the membrane and assumed to be fixed relative to the tubular body (4) and, on the other hand, part, a finger (40) bearing substantially at the center of the membrane (20, 20 ').

10. Internal combustion engine, characterized in that it comprises at least one measuring device (2) according to one of claims 1 to 9.