Brevet FR2322363A1 — publié le 19770325

La présente invention concerne des dispositifs conçus pour la mesure de la pression variant rapidement dans les cylindres des machines à pistons, plus précisément les capteurs qu'on utilise pour mesurer une pression maximale dans les cylindres des moteurs à combustion interne pendant leur réglage et la vérification de la répartition uniforme de la charge des cylindres. On utilise les capteurs en usine pour déterminer la pression maximale dans les cylindres des moteurs fabriqués Les capteurs sont également utilisés pour les vérifications périodiques de la pression maximale et le réglage d'appoint des moteurs en service. On connait aussi l'application des indicateurs de pression maximale dans leur utilisation pour la mesure de la pression maximale dans des gros moteurs à faible vitesse. Pour cela, on ne les raccorde, au robinet d'indicateur de cylindre, que pour la durée de la mesure. Le processus de mesure de la pression dans tous les cylindres, l'un après l'autre, à l'aide de cet indicateur est assez long, ce qui réduit la précision de la mesure, du fait qu'il est difficile d'assurer un régime stable de fonctionnement du moteur pendant un temps prolongé. On connait également des techniques permettant de mesurer à distance la pression maximale dans les cylindres des moteurs, à~1'aide de capteurs tels que les capteurs extensométriques, piézoélectriques à quartz, électro-pneumatiques, magnéto-élastiques qui fonctionnent en association avec un appareil secondaire. Ces techniques permettent de mesurer la pression dans tous les cylindres simultanément pendant un temps relativement court, ce qui renji la mesure plus précise. En outre, les techniques- de mesure à distance offrent la possibilité de faire, à maintes reprises, la mesure de la pression dans tous les cylindres pendant un temps relativement court. Cela est important surtout pour le réglage des moteurs rapides très poussés. Cependant, la plupart des capteurs de pression maximale connus comportent les inconvénients suivants : leur durée de service est limitée, ce qui ne permet pas de les employés en cas de fonctionnement continu d'un moteur ; ils exigent un refroidissement par liquide, ce qui rend difficile leur montage sur le moteur et rend nécessaire le montage de robinets supplémentaires, destinés à couper l'acce's des gaz provenant du cylindre à 10é- lément sensible du capteur. Corme capteur le plus apte au travail, on peut adopter un dispositif pour la mesure de la pression maximale dans les cylindres des moteurs à combustion interne, puisque des inconvénients mentionnés ci-dessus sont supprimés dans ce dispositif, et qu'il permet de mesurer à distance la pression maximale dans les cylindres des moteurs, à l'aide d'un indicateur enregistreur de pression maximale él ectro-pneumatique. Ce capteur, servant mesurer la pression maximale dans les cylindres des-moteurs à combustion interne, comprend un corps avec des raccords exécutés dans celui-ci,- pour le raccordement au cylindre du moteur à combustion interne, et un canal pour l'amenée de l'air comprimé respectivement, avec une valve déviatrice à ressort, installée dans ledit corps, qui contacte dans une des positions par une de ses surfaces de travail un siège ménagé dans le corps du côté du canal d'amenée d'air comprimé, tandis que leautre surface de travail de la valve contacte, dans une autre position, un autre siège se trouvant du c8té du cylindre du moteur, une chambre de mesure formée par la surface de travail de la valve déviatrice, située du côté du cylindre du moteur et le siège qui lui correspond, communiquant avec le cylindre du moteur au moment de la mesure de la pression dans ce cylindre, grâce à l'ouverture d'un clapet, par l'air comprimé. La tige de ce clapet comporte un ressort-qui serre le clapet contre la valve déviatrice, et une bague d' étanchéité servant à maintenir le clapet à tige dans la position ouverte et à s'opposer à la fuite de l'air comprimé dans le cylindre du moteur, dont la pression à mesurer correspond, au moment du fonctionnement de la valve déviatrice, à la contre-pression de l'air comprimé. Dans le capteur, le clapet à tige est logé dans la partie du corps qui est assemblée d'une manière étanche avec une autre partie du corps lors du montage du capteur sur le moteur. Au moment de la mesure de la pression, le clapet à tige s'ouvre sous l'action de la contre-pression d'équilibre d'un piston disposé dans une chambre supplémentaire du corps. Ltapparition d'une chambre supplémentaire avec piston rend la construction du capteur plus compliquée. Ainsi réalisé, le corps est constitué de deux ensembles perpendiculaires l'un par rapport à l'autre, qui doivent être montés sur le moteur l'un après l'autre, à des endroits difficilement accessibles. L'étanchéité entre les ensembles est assurée, dans ce cas, par une bague d'étanchéité spéciale. En outre, la construction du capteur, constitué par deux ensembles, rend difficile l'amenée d'air comprimé. La présente invention vise à créer un capteur pour mesu- rer la pression maximale qui assurerait, de par sa constitution, la compacité, la simplicité d'entretien et de fabrication. Le problème posé est résolu par le fait que, dans un capteur pour la mesure de la pression maximale comportant un corps avec des raccords, réalisés dans celui-ci, pour la communication avec le cylindre d'un moteur et un canal pour l'amenée de 1' air comprimé respectivement, et une valve déviatrice, installée dans le corps, contactant dans une de ses positions, par une surface de travail, un siège réalisé dans le corps du côté du canal d'amenée d'air comprimé, tandis que l'autre surface de travail contacte, lors de la deuxième position de la valve, un autre siège réalisé du côté du cylindre du moteur, et une chambre de mesure, formée par la surface de travail de la valve déviatrice du côté du cylindre du moteur, et par le siège qui lui correspond, communiquant avec le cylindre du moteur au moment de la mesure de la pression grâce à ltouverturet sous l'action de l'air comprimé amené, d'un clapet à tige muni d'un ressort qui le serre contre la valve déviatrice, et une bague d'étant chéité servant à maintenir le clapet à tige dans la position ouverte, et à empêcher l'entrée de l'air comprimé dans le cylindre du moteur dont la pression à mesurer correspond, au moment du fonctionnement de la valve déviatrice, à la contrepression de l'air comprimé, dans un tel capteur selon l'invention, la face frontale de la tige du clapet-porte un collet dpnt une surface, dirigée vers la chambre de mesure, joue le rôle de l'autre siège de la valve déviatrice, tandis que ledit collet 'appuie, par son autre surface, au moment de la mesure, sur le corps, et que la tige du clapet est percée d'un canal qui met en communication la chambre de mesure de la valve déviatrice avec le cylindre, au moment de la mesure de la pression, tandis qu'une bague d'étanchéité se trouve disposée directement sur la tige en question. La conception de ce capteur, proposée pour la mesure de la pression maximale, assure la compacité, l'entretien facile et la simplicité de fabrication. Ci-après, on donne la description d'un mode de réalisation concret de l'invention, accompagnée de dessins,dans lesquels: la figure 1 montre le capteur proposé pour la mesure de la pression maximale dans les cylindres du moteur à combustion interne (coupe longitudinale) la figure 2 représente le schéma de principe de mesure de la pression maximale dans les cylindres du moteur à combustion interne, avec utilisation du capteur proposé. Le capteur 1 (fig. 1), proposé pour la mesure de la pression maximale dans les cylindres 2 (fig.2) de moteurs à combustion interne (qui ne sont pas représentés sur le dessin), comprend un corps 3 (fig. 1), avec des raccords 4 et 5 réalisés dans celui-ci. Le capteur 1 est monté, par l'intermédiaire d'un raccord 4, dans le cylindre 2 (fig. 2) du moteur. Par l'intermédiaire d'un raccord 5 (fig. 1), d'un capuchon 6, d'un manchon 7 et de joints 8 et 9, le capteur est mis en communication avec un canal 10 d'amenée d'air comprimé. Le corps 3 contient une valve déviatrice 13 montée sur une tige 12 isolée électriquement au moyen d'une douille 11 par rapport au corps. L'une des surfaces de travail de la valve déviatrice 13 contacte un siège 14 réalisé dans le corps 3 du côté du canal 10 d'amenée d'air comprimé. L'autre surface de travail de la valve déviatrice 13 contacte, lors de la deuxième position, un autre siège 15 dont le rôle est rempli par la face frontale d'un collet 16 réalisé sur une tige 17 d'un clapet 18, logé dans le raccord 4. L'autre face frontale 19 du collet 16 s'appuie, au moment dè la mesure de la pression, sur le corps 3. Un ressort 20,- monté sur la tige 12, assure le contact électrique permanent de la tige 12 avec la valve déviatrice 13 et la serre contre le siège 15. Une chambre de mesure 21, formée par la surface de travail de la valve déviatrice 13 et par le siège qui lui correspond, est mise en communication avec le cylindre 2 (fig. 2) du moteur au moment de la mesure de la pression, par l'intermédiaire d'un canal 22 percé dans la tige 17, le clapet 18 étant ouvert. Le clapet 18 est muni d'un ressort 23 qui le serre vers la valve déviatrice 13. Une extrémité du ressort 23 s'appuie sur le collet 16, et l'autre prend appui sur une bague d'étanchéité 24 destinée à empêcher l'entrée de l'air comprimé du canal 10 dans le cylindre 2 (fig. 2) du moteur, ainsi qu'à maintenir le clapet 18 (fig. 1) en position ouverte pendant la mesure de la pression. Le capuchon 6 comporte une entrée 27 isolée électriquement au moyen doune douille 25 et d'une rondelle 26. Par l'intermédiaire d'un ressort 28, l'entrée est mise en contact permanent avec la tige 12. L'entrée 27 se termine de l'extérieur par une tete 29 servant à raccorder le capteur 1, par l'intermédiaire d'un câble électrique 31, à un appareil enregistreur 30 réalisé selon un schéma connu. Les capteurs 1, montés sur le moteur, sont groupés en unités, moyennant un collecteur commun 32. Grâce à ce collecteur 32, ils sont reliés à une tuyauterie 33. La tuyauterie 33 est reliée à l'appareil enregistreur 30. Une vanne 34 permet de faire communiquer la tuyauterie 33 avec une bouteille 35 contenant de l'air comprimé, tandis qu'une vanne 36 la met en communication avec l'atmosphère. Appareil enregistreur 30 possède un manomètre 37,- à l'aide duquel on contrôle la pression régnant dans la tuyauterie 33. L'appareil enregistreur 30 s'alimente à partir dtune source de courant continu 38. Une sortie de la source 38 est branchée par un contact 39 sur l'appareil enregistreur 30, autre sortie étant mise à la terre. Le capteur proposé pour la mesure de la pression maximale dans le cylindre du moteur à combustion interne fonctionne de la manière suivante : Lorsque la pression de l'air comprimé n'existe pas dans la tuyauterie 33 (fig. 2), et respectivement dans le canal 10 (fig. 1), le clapet 18 est rappelé par le ressort 23 dans la position fermée ; dans ce cas, la pression dans la chambre de mesure 21 nta pas lieu. La valve déviatrice 13 est serrée par le ressort 20 contre le siège 15. Le circuit électrique du capteur 1 constitué par la tête 29, l'entrée 27, le ressort 28, la tige 12,la valve déviatrice 13, le siège 15, la tige 17 et le corps 3, est ferme. - Lors de la mesure de la pression dans le cylindre 2 (fig. 2) du moteur à combustion interne, la vanne 36 se ferme et la vanne 34 s'ouvre. La pression de lair-comprime dans la tuyauterie 33 s'accroSt et est contrôlée à l'aide du manometre 37. Lorsque la pression dans la tuyauterie 33 dépasse la pression maximale qu'on prévoit d'atteindre dans le cylindre du moteur, on ferme la vanne 34 et on ouvre partiellement la vanne 36. Par l'intermédiaire du contact 39, l'appareil enregistreur 30 se branche sur la source de courant continu 38. La pression de l'air comprimé dans la tuyauterie 33 s'abaisse progressivement. Au moment où la pression de l'-air comprimé sera superieure à la pression maximale dans le cylindre 2 du moteur, la valve déviatrice 13 (fig.- 1), conjointement avec le clapet 18, en vainquant la résistance du ressort 23, se déplacera sous l'action de l'air comprimé vers le cylindre 2 (fig. 2) du moteur, et la face frontale 19 du collet 16 butera sur le corps 3. Dans ce cas, le clapet 18 ouvre l'accès à la pression variant rapidement dans le cylindre par 11 intermédiaire du canal 22 à la chambre de mesure 21. La valve déviatrice 13 (fig. 1) sera serrée contre le siège 15, et le circuit électrique du capteur restera fermé tant que la pression de l'air comprimé dépassera la pression dans le cylindre 2 (fig. 2).A la suite de la réduction ultérieure de la pression, il arrive un moment où la pression de l'air comprimé et la pression maximale dans le cylindre 2 (fig. 2) deviennent égales. Ensuite, la pression maximale dans le cylindre 2 devient supérieure à la pression de l'air comprimé. La valve déviatrice 13 (fig. 1) sera rejetée, lors de leaccroisse- ment de la pression dans le cylindre, du siège 15 au siège 14 et, en cas de baisse de la pression dans le cylindre, elle sera rejetée de nouveau du siège 14 au siège 15. Au moment de la course de la valve déviatrice 13 du siège 15 vers le siège 14 et puis, de nouveau du siège 14 vers le siège 15, le circuit électrique du capteur 1 est coupé instantanément et l'appareil enregistreur 30 fixe la valeur de la pression sous laquelle les signaux ont été envoyés par le capteur 1. Lors de la réduction ultérieure de la pression de 1air comprimé dans la tuyauterie 33 (fig. 2), et respectivement,dans le canal 10 (fig. 1) du capteur 1, la valve déviatrice 13 sera rejetée d'un siège à l'autre chaque fois qu'il y aura augmentation ou chute de la pression dans le cylindre, et coupera ainsi le circuit électrique, tandis que 1appareil enregistreur 30 -(fig. 2) fixera la pression correspondante. Le clapet 18 (fig. 1) est maintenu dans la position ouverte par la bague d'étanchéité 24 tant que l'air comprimé est amené au capteur 1, autrement dit, jusqu'à ce que la contrepression existe. La valeur de la pression fixée par l'appareil enregistreur 30 (fig. 2) au moment de l'arrivée des premiers signaux à partir du capteur 1 sera égale à la pression maximale dans le cylindre 2 du moteur. La mesure de la pression maximale étant terminée, on ouvre complètement la vanne 36 et l'air comprimé s'échappe de la tuyauterie dans l'atmosphère. Par le contact 39, on débranche l'appareil enregistreur 30 de la source de courant continu 38. Dès que la pression de l'air comprimé dans le canal 10 (fig. 1) s'abaissera jusqu'à la pression voisine de la pression atmosphérique, le clapet 18 sera rappelé'par le ressort 23 dans la position fermée et coupera l'accès à la pression variant rapidement dans le cylindre 2 (fig. 2), à la chambre de mesure 21 (fig. 1) du capteur 1) ; par suite, la valve déviatrice 13 sera serrée par le ressort 20 contre le siège 15. Ci-dessus est décrit le fonctionnement d'un seul capteur 1, couplé à l'appareil enregistreur 30. Comme appareil de mesure, on utilise un appareil enregistreur multicanal. Pendant la mesure, tous les capteurs installés sur le moteur se trouvent branchés sur cet appareil, et l'appareil enregistre la pression maximale, simultanément dans tous les cylindres du moteur. Les capteurs de mesure de pression maximale, ainsi que les collecteurs pour amenée de l'air compriméX sont montés sur le moteur à demeure, tandis que le câble électrique, avec l'ap- pareil enregistreur, peut être branché sur les capteurs à-demeure ou provisoirement suivant les conditions d'utilisation. Le capteur peut être utilisé pour le réglage et le controle de la pression maximale, non seulement dans un cylindre de moteur à combustion interne, mais aussi dans ceux des compresseurs et d'autres engins. Comme-il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATION Capteur pour mesurer la pression maximale dans le cylindre d'un moteur à combustion interne, comprenant un corps avec des raccords et un canal, réalisés dans celui-ci, pour le raccordement au cylindre du moteur à combustion interne et pour l'amenée de l'air comprimé, respectivement avec une valve déviatrice à ressort, installée dans le corps, qui contacte, dans une de ses positions par une de ses surfaces de travail, un siège réalisé dans le corps du côté~du canal d'amenée d'air comprimé, et par son autre surface de travail contacte,dans la deuxième position de la valve, un autre siège ménagé du côté du cylindre du moteur une chambre de mesure formée par la surface de travail de la valve déviatrice du côté du cylindre du moteur, et par le siège-qui lui correspond, communiquant au moment de la mesure de la pression dans le cylindre du moteur avec ce cylindre grâce à l'ouverture, sous l'action de l'air comprimé, d'un clapet à tige muni d'un ressort, qui le serre contre la valve déviatrice et une bague d'étanchéité servant à maintenir le clapet à tige en position ouverte et à empêcher l'entrée de l'air comprimé dans le cylindre du moteur, dont la pression à mesurer correspond,au moment du fonctionnement de la valve déviatrice, à la contre-pression de l'air comprimé, caractérisé par le fait que la face frontale de la tige de clapet porte un collet circulaire dont la surface dirigée vers la chambre de mesure joue le rôle dtun autre siège de la valve déviatrice et l'autre surface du collet s'appuie au moment de la mesure de la pression sur le corps, et que la tige du clapet est percée d'un canal qui met en communication la chambre de mesure de la valve déviatrice avec le cylindre du moteur, au moment de la mesure de la pression, tandis qu'une bague d'étanchéité se trouve montée directement sur ladite tige.