Brevet FR2604213A1 — publié le 19880325

Détecteur pour moteurs a combustion interne La presente invention concerne des détecteurs destines à l'utilisation dans des moteurs à combustion interne, en particulier mais non exclusivement dans des moteurs à allumage par compression, le détecteur étant utilisé pour fournir un signal indiquant le début de la combustion du carburant dans la chambre de combustion du moteur, le signal fourni par le détecteur étant utilise dans un système de régulation automatique pour commander le fonctionnement du moteur. A titre d'exemple, le détecteur peut comprendre un corps qui est fixé a l'intérieur d'un orifice approprié de la tête de cylindre du moteur et peut comprendre une tige transmettant un rayonnement électromagnétique, dont l'extrémité est exposée à l'intérieur de la chambre de combustion, la tige agissant de façon à transmettre le rayonnement produit, lorsque la combustion du carburant a lieu, vers une position éloignée située soit à l'intérieur soit à l'extérieur du corps de détecteur, dans laquelle est placé un dispositif sensible à la lumière qui produit un signal électrique en réaction au rayonnement transmis. Bien que le terme de rayonnement soit utilise ici, il faut comprendre qu'en général le dispositif réagit à la lumière visible. mais peut aussi réagir par exemple à la lumière infrarouge. Le signal est fourni au système de régulation automatique du moteur et peut être utilisé pour modifier la cadence de fourniture de carburant dans le cas d'un moteur à allumage par compression ou la cadence de l'étincelle dans le cas d'un moteur à allumage par étincelles. L'utilisation du détecteur nécessite de prévoir un orifice dans la tête de cylindre du moteur et ceci ajoute au coût du moteur et de plus. il n'est pas toujours facile de trouver un espace pour le détecteur parmi les soupapes et les bougies d'allumage dans le cas d'un moteur à étincelles et parmi les soupapes, buses d'injection et une aide au démarrage, dans le cas d'un moteur a allumage par compression, sans oublier qu'il faut également prévoir des passages pour le liquide de refroidissement à l'intérieur de la tête de cylindre 2 2604213 L'objectif de l'invention est de proposer un détecteur de moteur sous une forme appropriée. Conformément à l'invention, dans le but spécifié plus haut, il est proposé un détecteur qui est combiné avec un composant d'un moteur à combustion interne qui, lors de l'utilisation, est fixé à l'intérieur d'un orifice de la tete de cylindre du moteur et dont l'extrémité intérieure est exposée à la chambre de combustion du moteur, le détecteur comprenant un élément sensible au rayonnement et le composant définissant un chemin de transmission de rayonnement s'étendant depuis ladite extrémité intérieure du composant jusqu'à l'élément sensible au rayonnement. Un exemple d'un détecteur de moteur selon l'invention va étre décrit. en regard du dessin unique annexé qui représente une vue en élévation latérale et en coupe du détecteur selon l'invention. Dans la figure annexée, le détecteur est combiné avec une aide au démarrage pour un moteur à allumage par compression et il comprend un corps 10 dans lequel est formé un orifice à gradin 11. Le corps est fileté en 12 de façon à pouvoir être fixé à l'intérieur d'un orifice fileté complémentaire constitué dans la téte du cylindre du moteur à allumage par compression. Monté dans l'extrémité la plus étroite de l'orifice se trouve un tube métallique 13 qui dépasse de l'orifice 11 et dans l'extrémité duquel est monté un élément chauffant électrique 14. qui est enroulé en spirale. L'élément est enroulé autour d'un tube 15 disposé d'une manière centrale, constitué de métal, et l'élément lui-même est constitué par une bande métallique qui. avant d'être enroulée en une forme hélicoïdale, est revêtue d'un matériau isolant électrique. Le tube 15 se prolonge au-delà de l'élément chauffant. L'extrémité intérieure de l'élément chauffant est reliée électriquement au tube 15 et l'extrémité extérieure de l'élément chauffant est reliée électriquement au tube 13 qui à son tour est en liaison électrique avec le corps 10. Le raccordement est effectué en faisant tourner de 90' la partie d'extrémité de la bande et en fixant la bande au tube 13 dans une position éloignée de l'extrémité du tube. Dans une position adjacente à l:élément se trouvent disposées une ou plusieurs fiches 16 en céramique et de façon adjacente à la ou les fiches, se trouve un remplissage 17 en verre fritté quidépasse légèrement de l'extrémité intérieure du tube 13 et qui assure l'isolation du tube 15 à 3J 2604213 l'intérieur du tube 13. Le remplissage est formé par fusion in situ d'un certain nombre d'ébauches en verre. Le tube 15 s'étend au-delà de l'extrémité du remplissage 17 et il est relié électriquement au moyen d'un élément de résistance 18 hélicoïdal à une tige conductrice électrique 19 qui est pourvue d'un orifice central 20. La tige et l'élément de résistance 18 sont maintenus en relation isolante à l'intérieur de la partie la plus large de l'orifice 11 au moyen d'un autre remplissage 21 en verre fritté etld'extrêmité de l'orifice 11 est scellée par un élément isolant 22 La partie du dispositif ainsi décrite forme une aide au démarrage pour assister le démarrage du moteur et pendant le fonctionnement, la tige 19 est raccordée à une borne d'une source de courant électrique, dont l'autre borne est raccordée au corps 10 par l'intermédiaire de la structure du moteur Lorsqu'il est ainsi raccordé, l'élément chauffant est chauffé de façon à présenter une surface chaude à, l'intérieur de la chambre de combustion du moteur, de façon à, assister le démarrage du moteur. L'élément de résistance 18 agit de façon à commander le courant s'écoulant à l'intérieur de l'élément chauffant. Une tige de quartz 23 est montée à l'intérieur du tube 15, l'extrémité de la tige de quartz étant adjacente à l'élément chauffant, et espacée vers l'intérieur de l'extrémité de la fiche en céramique 16. La tige 23 s'étend jusqu'à l'extrémité de l'élément tubulaire qui est entouré par le remplissage 21 et qui est scellé à l'intérieur du tube 15 au moyen d'un garnissage en caoutchouc silicone Outre son action de maintien et de scellement. le garnissage agit également de façon à protéger la tige fragile contre les vibrations produites lorsque le moteur est en fonctionnement et il sert également à amortir toutes les vibrations qui peuvent se produire dans la tige Dans la tige conductrice électrique 19 se trouve, dans l'exemple considéré, une autre tige de quartz 24, dont l'extrémité intérieure est exposée au remplissage 21 et l'extrémité extérieure est exposée à un élément 25 sensible au rayonnement qui produit un signal électrique lorsque de la lumière est transmise à cet élément au moyen de la tige 24. Pendant le fonctionnement, lorsque la combustion du carburant s'effectue dans la chambre de combustion, il est généré de la lumière dont une partie est transmise le long de la tige 23, à travers le remplissage 21 et le long de la tige 24 à l'élément 4 2 6 0 4 2 1 3 capteur 25 qui produit alors un signal électrique. Le signal peut être utilisé dans un système de régulation automatique du moteur comme indication du moment o la combustion du carburant a lieu et il est possible d'utiliser ce signal pour ajuster la cadence de fourniture du carburant dans la chambre de combustion de façon à démarrer la combustion du carburant dans la position appropriée du cycle du moteur. Le processus de combustion dans un moteur à allumage par compression débute avec une émission de lumière en faible quantité pendant la période appelée retard à l'allumage, la quantité de lumière augmentant au point d'allumage de la majeure partie du carburant. Aussitôt que le véritable allumage a lieu, des particules de carbone sont formées qui sont amenées à l'incandescence de sorte que des quantités importantes de radiations visibles et infrarouges sont produites. Il faut donc comprendre que le terme "lumière" comprend également les parties non visibles du spectre, Les tiges 23, 24 mentionnées précédemment peuvent être constituées par du silicium. En utilisant l'agencement décrit, il est possible d'obtenir un signal indiquant le début de la combustion du carburant, sans la nécessité de produire un autre orifice dans la tête du cylindre du moteur. L'élément capteur 25 peut être monté à l'extrémité de la tige 19, mais il faut noter que la tige 19 doit également être raccordée à une source de courant électrique. Il est possible de monter l'élément capteur dans des positions différentes. Par exemple, on peut monter l'élément capteur dans la paroi ou sur la paroi du corps 10, de façon qu'il réagisse à la lumière transmise à travers le remplissage 21 en verre fritté, auquel cas la tige 24 est supprimée et la tige conductrice 19 est solide. Dans ce cas, la partie de corps est pourvue d'un orifice dans lequel l'élément est monté ou à travers lequel la lumière passe vers l'élément. Afin d'augmenter la sensibilité de l'élément, l'extrémité de la tige 19 peut être oblique de façon que la lumière soit réfléchie vers l'élément. Au lieu d'entourer la tige, l'élément de résistance peut également être muni d'une finition de surface permettant d'augmenter la quantité de lumière que reçoit l'élément. Une autre position de l'élément capteur peut être sur l'élément isolant 22 qui peut être formé par une insertion en verre ou comprendre une insertion en verre, et dans ce cas, l'extrémité intérieure de la tige 23 peut être inclinée de façon à défléchir la lumière provenant de la 2 6 0 4 2 1 3 tige 15 vers le dispositif capteur. Il est également possible d'utiliser le remplissage 17 en verre fritté pour conduire la lumière. Dans ce cas, le tube 15. en commun avec la tige de quartz 23, se termine juste au-delà de l'extrémité de la fiche 16 éloignée de l'élément. Un raccord électrique au tube 15 est obtenu en utilisant un élément de raccord qui est soudé ou fixé d'une autre manière à la partie en saillie du tube 15 qui dépasse de la fiche 16, l'élément de raccordement étant monté en déport à l'intérieur du tube 13. Il est également possible de monter l'élément capteur sur la structure du moteur, la lumière étant transmise à l'élément au moyen d'un cible en fibre optique. Les agencements décrits ci-dessus présentent l'avantage que tout carbone ayant tendance à se déposer sur l'extrémité de la tige de quartz 23 qui est exposée à l'intérieur de la chambre de combustion va être brOlé lorsque l'aide au démarrage est on utilisation, évitant ainsi le problème d'un signal diminué par suite d'une formation de carbone lorsque le capteur est utilisé Selon une autre possibilité d'installation de la tige 23 à l'intérieur du tube , on peut prévoir une ouverture oblique dans le tube 13, l'extrémité extérieure de l'ouverture étant exposée pendant l'utilisation ià la chambre de combustion du moteur. Une tige de quartz se trouve montée dans l'ouverture et s'étend jusqu'au remplissage 17 en verre fritté. De ce fait, la tige peut avoir à traverser la région du tube 13 occupé par la ou les fiches en céramique 16. Dans ce cas, la ou les fiches sont conçues de façon à contenir la tige. Selon une autre possibilité, la tige de quartz peut etre remplacée par une douille constituée par du quartz et qui se trouve autour de l'élément 14 et de la ou les fiches 16. Le capteur peut être incorporé dans une aide au démarrage du type dans lequel l'élément chauffant est disposé à l'intérieur d'un tube métallique à parois minces qui est maintenu à l'intérieur du tube à l'aide d'un isolant minéral, l'extrémité du tube étant fermée. Dans ce cas, la tige de quartz va être à nouveau portée à l'intérieur du tube métallique mais le tube ne va pas constituer un trajet de courant électrique s'écoulant vers l'élément de chauffage. Ici encore, l'agencement présente l'avantage de réduire le dépôt de carbone à l'extrémité de la tige de quartz. Bien que du quartz et du silicium aient été mentionnés comme matériau transmettant la lumière, il est bien entendu que d'autres matériaux peuvent 6 26042133 être utilisés en fonction de la partie du spectre qui doit être observée. Bien que ceci ne présente pas les avantages d'un effet d'autonettoyage, il est possible d'incorporer le capteur dans la bougie d'un moteur a allumage par étincelle. L'élément 25 capteur de rayonnement produit un signal qui augmente rapidement tandis que la combustion du carburant a lieu et les circuits de traitement de signal sont agencés de façon à produire un signal indiquant le début de la combustion à environ 6% de la valeur de pic du signal de disposition. Le signal produit par l'élément capteur 25 peut être utilisé pour produire une estimation du rapport carburant/air à l'intérieur du cylindre. Ceci est effectué par comparaison de la queue du signal produit par l'élément capteur à un signal enregistré, et la température des couleurs peut être utilisée pour déterminer la quantité de carburant brûlé dans le cylindre. REVENDICATIONS 1. Détecteur destiné à être utilisé dans un moteur à combustion interne, en particulier mais non exclusivement dans un moteur à allumage par compression, caractérisé en ce que le détecteur est combiné avec un composant du moteur qui, pendant l'utilisation, est fixé à l'intérieur d'un orifice de la tête de cylindre du moteur et dont l'extrémité intérieure est exposée à l'intérieur de la chambre de combustion du moteur, le détecteur comprenant un élément (25) sensible au rayonnement et le composant définissant un chemin (23, 21, 24) de transmission du rayonnement s'étendant depuis ladite extrémité intérieure du composant jusqu'à l'élément sensible au rayonnement. 2. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit composant est une aide au démarrage, actionné électriquement, du moteur. 3. Détecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'aide au démarrage comprend un élément chauffant (14) enroulé en spirale, l'élément étant enroulé autour d'un tube (15) conducteur électrique, et une tige (28) conductrice de rayonnement étant montée dans le tube, la tige constituant une partie du chemin de transmission du rayonnement. 4. Détecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la tige (25) conductrice de rayonnement se termine à une faible distance de l'extrémité du tube (15) qui est exposé pendant l'utilisation à l'intérieur de la chambre de combustion. 5. Détecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit tube (15) s'étend au-delà de l'extrémité de l'élément (14) laquelle, pendant l'utilisation, est présentée à la chambre de combustion. 6. Détecteur selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que ledit élément(14) est monté à l'intérieur d'un tube métallique (13) qui est monté sur une extrémité d'une partie de corps tubulaire (10), une tige (19) conductrice électrique s'étendant jusqu'à l'extrémité opposée de la partie de corps, un moyen (18) raccordant électriquement la tige conductrice électrique au premier tube mentionné, et un remplissage de verre (21) dans lequel est placée la tige conductrice et ledit moyen à l'intérieur de la partie de corps, au moins une partie du remplissage constituant une partie du chemin de transmission du rayonnement 8 2634213 7. Détecteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le tube (15) mentionné en premier est monté dans le tube métallique (13) à l'intérieur d'un remplissage en verre fritté (17), le remplissage on verre fritté constituant une autre partie du chemin de transmission du rayonnement et agissant de façon à transmettre le rayonnement entre la tige conductrice de rayonnement et le remplissage en verre. 8. Détecteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le tube (15) mentionné en premier se prolonge dans le remplissage en verre (21). 9. Détecteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que la tige (19) conductrice électrique est creuse et porte une tige (24) qui transmet les rayonnements et qui est exposée au remplissage de verre (21), l'élément capteur (25) étant sensible au rayonnement transmis à, travers la tige. 10.. Détecteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément capteur est monté sur la partie de corps et est sensible au rayonnement transmis par le remplissage de verre. 11. Détecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'aide au démarrage comprend un élément chauffant (14) enroulé on spirale, une douille conductrice de rayonnement qui entoure cet élément, une extrémité de la douille étant exposée à la chambre de combustion, la douille constituant une partie du chemin de transmission du rayonnement. 12.. Détecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un tube métallique (13), un élément chauffant (14) enroulé en spirale monté à l'intérieur de l'extrémité dudit tube, une fiche en céramique (16) adjacente à l'extrémité intérieure de l'élément, un remplissage en verre fritté (17) à l'intérieur du tube (13), une ouverture formée dans la paroi du tube et une tige transmettant le rayonnement monté dans l'ouverture, la tige et le remplissage en verre fritté constituant une partie du chemin de transmission de rayonnement.