Brevet FR2800127A1 — publié le 20010427

Proce ' de la mesure de pression dans une chambre de combustion d'un moteur à combustion interne L'invention concerne un procédé de la mesure de la pression dans une chambre de combustion d'un moteur à combust interne, muni d'un injecteur débouchant dans la chambre de combustion. Pour mesurer la pression régnant dans la chambre de combustion des moteurs à combustion interne, on intègre en général capteurs, permettant d'appréhender la pression, directement dans les chambres à combustion des moteurs à combustion interne. Outre le capteur lui-même, nécessaire à cette il faut pour le capteur une ouverture ou un passage, soit dans un carter de vilebrequin, soit dans la culasse du moteur à combustion interne. Ces passages, qui sont coûteux à fabriquer, qui selon la possibilité doivent être prévus pour chacune des chambres à combustion d un moteur à combustion interne, donc pour chacun de leurs cylindres, rendent plus difficile la fabrication et l'usinage de la culasse ou du carter de vilebrequin. En outre, les capteurs intégrés nécessitent des éléments d'étanchéite afin d'isoler de façon étanche par rapport à la chambre de combustion les ouvertures dans lesquelles sont montés. Par l'etat de la technique, on connaît des injecteurs qui débouchent dans la chambre de combustion dans laquelle le carburant est injecté. Ces injecteurs, que l'on appelle des injecteurs s'ouvrant vers l'extérieur ou bien également des injecteurs A, peuvent alors être actionnés différentes manières. Ainsi, par exemple, DE 197 01 288 Ai décrit 1 actionnement d'un tel injecteur, l'intermédiaire d'un piézoempilement faisant office d'élément d'actionnement. Outre l'actionnement direct par l'intermédiaire piézoempilements ou de piézoéléments, on connaît également des injecteurs A faisant appel à la piézotechnique et à des éléments intermédiaires de nature hydraulique. Ces éléments intermédiaires hydrauliques peuvent être éléments d'amortissement ou bien de compensation de longueur, qui sont disposés entre le piézoempilement et 'aiguille de buse, ou bien qui servent de contrepalier pour le piézoélément, sur sa face opposée à l'aiguille de buse. Dans le DE 198 17 320 non prépublié, est par exemple décrit un injecteur A muni d'un piézoempilement, qui dispose d'un élément hydraulique réalisé sous la forme d'un amplificateur à poursuite. L'invention a pour but de créer un procédé de mesure de la pression dans une chambre de combustion, munie d'un injecteur débouchant vers l'extérieur, d'un moteur à combustion interne, procédé permettant d'atteindre son but au prix d'une dépense minimale en équipement et sans prévoir de capteur dans la chambre de combustion. Selon l'invention, ce problème est résolu, pour le procédé, par le fait qu'une -aiguille de buse l'injecteur est soulevée d'un siège de soupape et une face tournée vers la chambre de combustion, de l'aiguille de buse supporte la pression régnant dans la chambre de combustion, tandis que l'aiguille de buse retransmet à un capteur (piézoélément ou capteur de pression) une force résultant de la pression et est résolu pour l'utilisation, par le fait que l'aiguille de buse reliée à une partie d'enregistrement pression munie d'une face tournée vers la chambre de combustion, et la partie d'enregistrement de pression étant reliée à un capteur (piézoélément, ou capteur de pression). On utilise alors selon l'invention, l'aiguille de buse, s'ouvrant vers l'extérieur, vers la chambre de combustion, de l'injecteur. La face tournée vers chambre de combustion de l'aiguille de buse de l'injecteur supporte la pression régnant dans la chambre de combustion. Lorsque l'aiguille de buse est soulevée de son siège soupape, donc peut réagir, par le biais d'un déplacement de compensation libre tourné vers le siège de soupape, à la pression agissant sur elle, l'aiguille de buse retransmet la force exercée par la pression sur la face, tournée vers la chambre de combustion, de l'aiguille de buse, aux éléments disposes sur la face, opposée à la face de combustion, l'aiguille de buse. On peut, alors, disposer différents types 'éléments capteurs, convenant pour appréhender force introduite. fait de l'aire, connue, de la face tournée vers chambre de combustion, de l'aiguille de buse, on peut, par l'intermédiaire de la force retransmise de l'aiguille de buse, déterminer quelle est la pression régnant dans la chambre de combustion, par exemple, au moyen d'une unité d'évaluation électronique. force agissant sur l'aiguille de buse peut alors en principe être mesurée d'une manière quelconque. L'ensemble des forts appliqués sur l'aiguille de buse au moyen de ressorts de rappel ou d'éléments comparables, sont alors connus à partir des caractéristiques de construction, donc des longueurs de ressort et des constantes d'élasticité ou des caractéristiques des ressorts respectifs et peuvent, manière analogue à ce qu'il en est pour l'aire de la face tournée vers la chambre de combustion, de l'aiguille de buse être pris en compte lors de l'évaluation par calcul de force ayant été mesurée. L'avantage particulier du procédé réside dans l'utilisation d'un injecteur débouchant vers l'extérieur qui de -toute manière existe, et précisément pas seulement pour l'injection de carburant dans la chambre de combustion mais au contraire simultanément pour la mesure de pression régnant dans la chambre de combustion respective d'un moteur à combustion interne. Selon une forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, la mesure de la force retransmise par l'intermédiaire de l'aiguille de buse peut s'effectuer au moyen d'un piézoélément disposé sur la zone, opposée à la chambre à combustion, de l'aiguille de buse. En particulier, dans le cas d'un injecteur débouchant vers l'extérieur, actionné de toute façon au moyen d'un piézoélément ou bien d'un piézoempilement, le piezoempilement peut simultanément être utilisé comme capteur de force pour le procédé selon l'invention et comme élement d'actionnement pour l'injecteur. Selon la force exercée, force transmise par l'aiguille de buse sur le piezoempilement, ce piézoempilement délivre une certaine tension qui peut être mesurée et évaluée. Pour ouvrier l'aiguille de buse d'un injecteur, piézoélément dispose d'éléments de lignes conductrices électriques qui le relient de toute façon à une source tension. Pour effectuer l'ouverture de l'aiguille de buse on fournit au piézoempilement une impulsion de tension provoque une modification de longueur du piézoempilement et ainsi, un actionnement de l'aiguille de buse. Après cette impulsion de tension, lorsque l'aiguille de buse est encore soulevée de son siège de soupape, on peut mesurer sur mêmes éléments conducteurs électriques une tension que fournit le piézoélément du fait de la force générée par la pression dans la chambre de combustion et exercée sur le piezoempilement par l'intermédiaire de l'aiguille de buse qui est proportionnelle à cette force. L'élément d' ionnement et le capteur peuvent ainsi être réalises sans coût supplémentaire en un seul et même piézoélément. Selon une autre forme de réalisation particulièrement avantageuses de l'injecteur, celui-ci présente au moins un élement@hydraulique. I1 peut alors s'agir d'un élément de compensation de longueur ou de température, d'un translateur, d'un amplificateur à poursuite ou analogue. L'élément hydraulique est alors disposé de manière particulièrement avantageuse en alignement vis-à-vis de l'aiguille de buse. Dans le cas de cette forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'injecteur A, la pression régnant dans la chambre à combustion peut être déterminée par l'intermédiaire d'un capteur de pression se trouvant dans le liquide hydraulique, du fait qu'ici également l'aiguille de buse transmet la force directement ou indirectement à l'élément hydraulique. L'unité d'évaluation doit corriger le signal du capteur de pression alors en plus des dispositions de corrections décrites ci- dessus, afin de corriger les conditions connues, issues de la construction, concernant l'aire des éléments de faces ou des faces de poussoir agissant chaque fois. Selon des modes de mise en oeuvre avantageux du procédé selon l'invention - la face tournée vers la chambre de combustion est disposée sur un élargissement, du genre d'un plateau, de l'aiguille de buse, tandis qu'une tige de l'aiguille de buse retransmet la force au capteur (piézoélément ou capteur de pression) ; - la mesure de la force retransmise par la tige s'effectue au moyen d'un piézoélément disposé sur une zone, opposée à la chambre de combustion, de la tige ou la mesure de la force s'effectue au moyen d'un capteur de pression dans le liquide hydraulique d'un élément hydraulique relié directement ou indirectement à la zone, opposée à la chambre de combustion, de la tige ; - la mesure de la pression s'effectue pendant l'injection de carburant dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne ou, pour mesurer la pression, l'élargissement, du genre d'un plateau, de l'aiguille de buse est soulevé du siège de soupape, de la valeur d'une course telle qu'il n'y a pas injection de carburant dans l'espace de combustion pendant la mesure. D'autres modes de réalisation avantageux du procédé selon l'invention résultent des exemples de réalisation représentés dans leur principe à l'aide des dessins. Dans le dessin La figure 1 est une représentation de principe d'un dispositif de mesure de la pression dans une chambre de combustion d'un moteur à combustion interne ; La figure 2 est une variante de réalisation du dispositif de mesure de la pression dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne ; La figure 3 est une représentation de principe d'une aiguille de buse appartenant à un injecteur, dans une position "injection de mesure" ; La figure 4 est une représentation de principe de l'aiguille de buse de l'injecteur, dans la position "mesure" ; et La figure 5 représente un injecteur A muni d'un amplificateur à poursuite. La figure 1 représente un injecteur 1 débouchant vers l'extérieur, appelé également injecteur A. Une aiguille de buse 2 d'un injecteur 1 est alors ouverte vers l'extérieur, donc vers une chambre de combustion 3, afin de réaliser l'injection de carburant dans la chambre de combustion 3. La chambre de combustion 3 fait partie d'un moteur à combustion interne 4 représenté dans son principe. La chambre de combustion 3, comme représenté ici dans son principe, est constituée, de manière connue, par la zone, tournée vers l'injecteur 1, d'un cylindre 5 qui est délimité par un piston 6 et par une culasse 7. L'actionnement proprement dit de l'injecteur 1, ainsi que l'injection proprement dite du carburant dans la chambre de combustion 3 sont connus par l'état de la technique et 'auront pas à être décrits ici plus en détail. Dans l'exemple de réalisation de la figure 1 'aiguille de buse 2 est déplacée dans la chambre combustion 3, au moyen d'un piézoélément 8 ou d' piézoempilement 9, pour assurer l'injection de carburant et/ou pour effectuer la mesure de la pression régnant dans chambre de combustion 3,. La construction réelle présenterait encore des dispositifs de rappel 9 tels que des ressorts ou analogue (que l'on peut voir sur la figure 5), sont d'une importance secondaire cependant pour ce concerne l'invention. Dès qu'à présent l'aiguille de buse 2 est déplacée dans direction de la chambre à combustion 3, cette aiguille buse 2, avec un élargissement 10 du genre d'un plateau, se soulève d'un siège de soupape 11, constitué par un corps 12 dans la direction de la chambre de combustion 3. Sur figure 1 on a représenté une position "fermée" de l'aiguille de buse 2, tandis que la position "ouverte", venant d'être décrite, de l'aiguille de buse 2, conjointement avec une variante de réalisation d'un injecteur 1, est visible sur la figure 2. Le carburant à injecter arrive dans la chambre de combustion 3 en passant entre le siège de soupape 11, réalisé sur un corps 12 de l'injecteur 1, et 'élargissement 10 du genre d'un plateau de l'aiguille de buse@2. L'élargissement 10 du genre d'un plateau sert de partie captage de pression 10 de l'aiguille de buse 2. A chaque fois que l'aiguille de buse 2 ou son élargissement 10 du genre d'un plateau est soulevé (e) du siège de soupape 11, la force agissant sur l'élargissement 10 du genre d'un plateau, du fait de la pression dans la chambre de combustion 3, est transmise par une tige 14 de l'aiguille de buse 2, dans l'exemple de réalisation représenté, au piézoélément 8. Le piézoélément 8 peut alors être utilisé comme capteur, du fait que, 'après la force lui étant retransmise au moyen de la tige 14 et qui est produite par la pression agissant sur la face 13 de l'aiguille de buse 2, il fournit un signal de tension électrique. L'effet piézoélectrique est donc à la base du principe de mesure du piézoélément 8 utilisé comme capteur, effet qui convertit une déformation du piézoélément 8, du fait de la force exercée, en le signal de tension électrique. On obtient, par l'intermédiaire d'un dispositif mesures de tension 15, ainsi un signal qui est proportionnel à la force agissant sur le piézoélément 8. Au moyen de pression régnant dans la chambre de combustion une force va donc toujours être exercée sur une face 13 tournée vers la chambre de combustion , de l'aiguille buse 2, respectivement l'élargissement 10 du genre d'un plateau. Ce signal issu de la mesure de tension 15 peut être évalué en prenant en compte les grandeurs, connues d après les données construction et prédéterminées comme étant fixes, telles que l'aire de la surface 13, la valeur des efforts de rappel exercés par les ressorts de rappel 9 disposés dans l'injecteur 1 (visible sur la figure ) ou analogues. Le résultat de cette évaluation donne un signal proportionnel à la pression régnant dans la chambre de combustion 3, signal pouvant être directement converti un signal de pression, au moyen d'un étalonnage correspondant. Ce signal de pression, reflétant la pression régnant dans la chambre de combustion 3, peut alors être utilisé pour assurer la commande et/ou la régulation de l'injecteur 1 quant à la quantité d'injection à injecter, le moment d'' 'ection du carburant, ou analogue. On peut ainsi influer de façon avantageuse sur le comportement de la combustion, les émissions de substances nocives, ainsi que sur la consommation de carburant. L'aiguille de buse 2 est représentée sur la figure 2, comme déjà mentionné, à sa position "ouverte". Au reste, la structure est analogue à celle de l'exemple de réalisation déjà décrit sur la figure 1. Au lieu du piézoempilement 8, dans l'exemple de réalisation de la figure 2 on a cependant une combinaison obtenue à partir d'un piézoempilement 8 et d'une unité hydraulique 16. Concernant cette unité hydraulique 16, il peut par exemple, s'agir d'éléments d'amortissement, d'éléments de compensation de longueur ou de température, de translateurs, d'amplificateur à poursuite ou analogue. Chacun ces éléments peut satisfaire à un but qui, dans son principe, est d'un autre genre, mais ,tous ont en commun le fait 'ils présentent une zone remplie d'un liquide hydraulique zone sur laquelle agit directement ou indirectement la force retransmise par la tige 14. Le terme directement pourrait signifier dans ce que l'unité hydraulique 16 est disposée à la manière d'un translateur, entre l'unité d'actionnement, ' ' le piézoélément 8 et la tige 14. Le terme indirectement, en revanche, signifierait que l'unité hydraulique 16 est disposée à titre d'un genre de contrepalier, entre l'élément d'actionnement, ici le piézoélément 8, et le corps de l'injecteur 1. En principe, on peut également envisager des mécanismes de transmission à levier entre la tige et l'élément hydraulique 16. Dans la combinaison avec l'élément hydraulique il peut. s'agir pour l'élément d'actionnement non seulement du piézoempilement représenté ici, mais encore il peut encore être prévu un actionnent mécanique, hydraulique et/ou électronique de 'aiguille de buse 2. Pour la totalité de ces formes de réalisation cependant, la force retransmise par la tige de soupape, qui est proportionnelle à la pression régnant dans la chambre de combustion 3, retransmise au liquide hydraulique. En connaissant l'aire de la surface de la face 13 de l'aiguille de buse 2 et 1 aire d'une face de poussoir 17, agissant sur le liquide hydraulique, de la tige 14, la pression régnant dans le liquide hydraulique, qui peut être mesurée de façon simple au moyen d'un capteur de pression 18 placé dans le liquide hydraulique en un emplacement quelconque, on peut tirer des conclusions sur la pression régnant dans la chambre de combustion 3. Evidemment, on doit ou on peut également ici prendre en compte d'autres grandeurs connues, telles que par exemple les efforts de rappel venant des ressorts de rappel 9 disposés sur l'injecteur 1 (ce qui est représenté sur la figure 5). La figure 3 et la figure 4 représentent deux variantes possibles de la position "ouverte" de l'aiguille de buse 2. Dans les deux positions représentées de l'aiguille de buse 2, l'élargissement 10 du genre d'un plateau est soulevé du siège de soupape 11, de la valeur d'une partie de course 19a ou 19b, si bien que, dans ces variantes de réalisation de l'injecteur 1, il est possible d'effectuer une mesure de la pression dans la chambre de combustion 3. Dans le cas de la solution, representée sur la figure 3, de l'aiguille de buse 2, on mesure la pression et de surcroît on injecte dans la chambre de combustion 3 du carburant qui est injecté depuis un espace intérieur 20 de l'injecteur 1, en passant par un perçage 2 en suivant une zone 22 effilée de la tige 14 et pénètre dans la chambre de combustion 3. Cette position peut être caractérisée comme étant la position "d'injection et de mesure", l'élargissement 10 du genre d'un plateau de l'aiguille de buse 2 est alors dégagé du siège de soupape 11, d'une course partielle 19a relativement grande. La figure 4 représente, en revanche, une position de l'aiguille de buse 2, dans laquelle, du fait de l'élargissement 10 du genre d'un plateau, soulevé du siège de soupape 11, de la valeur d'une petite course partielle 19b, il est possible de procéder à une meure de pression. Cependant, du fait de la valeur de la petite course partielle 19b, il n'y aura alors pas injection de carburant dans la chambre de combustion 3. Entre la zone de la tige 14 ayant l'effilement 22 et l'élargissement 10 du genre d'un plateau, de ce fait est disposée une zone 23 cylindrique la tige 12 qui vient se placer de façon précisément 'ustée dans le perçage 21 et, ainsi, isole de façon étanche l'espace intérieur 20 de 'injecteur 1 vis-à-vis la chambre de combustion 3. Le principe présenté "d'injection et de mesure" ou de la pure "mesure" ne devrait être explicité dans son principe à l'aide de la tige 14 munie de l'effilement 22 et d'une zone 23 cylindrique s'y raccordant. Evidemment, ici également, on peut envisager d'autres formes de realisation, telles que, par exemple, une douille (non représentée) qui entoure la tige 14 et qui est mise en oeuvre plus aisément en résultat, la douille comportant des orifices 'injection correspondants. On a représenté sur la figure 5 l'injecteur 1 avec un piézoélément 8 et une unité hydraulique 16, ici un amplificateur ' poursuite connu en soi. Les dispositifs de rappel 9 déjà précités sont également visible en outre ici. Dans l'élement hydraulique 16 monté entre l'aiguille de buse 2 et le piézoélément 8 est disposé le capteur de pression 18 qui génère un signal de tension dépendant de la pression, signal qui est sorti de l'injecteur 1, d'une manière qui n'est représentée ici que dans son principe, et qui arrive à une unité d'évaluation 24. Partant de l'unité d'évaluation 24, alors un signal qui est proportionnel à la pression régnant dans la chambre de combustion 3, peut mis à disposition, par exemple pour une unité de commande de moteur. Ceci permet d'effectuer une régulation, par exemple des moments d'injection et des quantités de carburant injectées, fonction des conditions de pression régnant dans la chambre de combustion 3. On peut ainsi, également, influer de façon positive sur les conditions de combustion, la consommat" de carburant et les émissions de substances nocives du moteur à combustion interne 4, ce qui, en dernier lieu, augmente son rendement global et son aspect favorable envers l'environnement. REVENDICATIONS 1. Procédé de mesure de la pression dans une chambre de combustion (3) d'un moteur combustion interne (4), avec un injecteur (1) débouchant dans la chambre de combustion (3), procédé pour lequel une aiguille de buse (2) de l'injecteur (1) est soulevée d'un siège de soupape (11) et une face (13), tournée vers la chambre de combustion (3), de l'aiguille de buse (2) supporte la pression régnant dans la chambre de combustion (3), tandis que l'aiguille de buse (2) retransmet à un capteur (piézoélément 8 ou capteur de pression 18) une force résultant de la pression. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face (13) tournée vers la chambre de combustion (3) est disposée sur un élargissement (10), du genre d'un plateau, de l'aiguille de buse (2), tandis qu'une tige (14) de l'aiguille de buse (2) retransmet la force au capteur (piézoélément 8 ou capteur de pression 18). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la mesure de la force retransmise par la tige (14) s'effectue au moyen d'un piézoélément (8) disposé sur une zone, opposée à la chambre de combustion (3), de la tige (14). 4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la mesure de la force s'effectue au moyen d'un capteur de pression (18) dans le liquide hydraulique d'un élément hydraulique (16) relié directement ou indirectement à la zone, opposée à la chambre de cômbustion, de la tige (14). 5 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la mesure de la pression s'effectue pendant l'injection de carburant dans la chambre de combustion (3) du moteur à combustion interne (4). 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que, pour mesurer la pression, l'élargissement (10) du genre d'un plateau, de l'aiguille de buse (2) est soulevé du siège de soupape (11), de la valeur d'une course (19b) telle qu'il n'y a pas injection de carburant dans 'espace de combustion (3) pendant la mesure. 7. Utilisation d'un injecteur (1) débouchant dans une chambre de combustion (3) d'un moteur à combustion interne -(4), pour mesurer la pression régnant dans la chambre de combustion (3), l'aiguille de buse (2) étant reliée à une partie 'enregistrement de pression (10) munie d'une face (13) tournée vers la chambre de combustion (3), et la partie d'enregistrement de pression (10) étant reliée à un capteur (piézoélément 8, ou capteur de pression 18).