Brevet FR2949857A1 — publié le 20110311

La présente invention concerne un capteur de température notamment pour la prise de température de gaz, par exemple d'échappement ou d'admission, dans un moteur à combustion ainsi qu'un procédé de fabrication associé. L'invention trouvera avantageusement application dans le domaine des véhicules automobiles. Toutefois bien que particulièrement prévu pour une telle application le capteur pourra être utilisé dans d'autres domaines et notamment dans des environnements hostiles tels que des milieux oxydants. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION On utilise déjà pour mesurer la température dans les conduites de gaz un capteur de type thermistance dont la résistance varie en fonction de la température. Ce capteur peut être du type à coefficient de température négatif dit CTN ou positif dit CTP selon que la résistivité respectivement diminue ou augmente avec la température, dans une plage de température donnée. Ce capteur est introduit directement dans la conduite de gaz sans protection et transmet à un boîtier de traitement, auquel il est relié, un signal électrique représentatif de la température de la conduite. Ce type de capteur est avantageux notamment pour des raisons de précision, de stabilité dans le temps, de temps de réponse ou encore de coût. Toutefois, dans un environnement agressif, ce type de capteur n'est pas suffisamment résistant et voit sa durée de vie limitée. Pour pallier à cet inconvénient, il a été proposé un capteur de température dans lequel la thermistance est disposée dans un boitier de manière à ne pas être en contact direct avec le flux de gaz à mesurer. Ce boîtier est un corps monobloc en laiton dont une extrémité, placée dans le flux à mesurer, présente un espace intérieur qui est obtenu par décolletage et qui permet l'insertion de la thermistance. Ce type de capteur permet de protéger suffisamment la thermistance pour obtenir une durée de vie prolongée. Toutefois, le transfert de chaleur dans le capteur n'est pas optimal engendrant des temps de réponse importants, de l'ordre de 10 à 15 secondes, et des défauts de mesure. En effet, d'une part, la paroi de l'extrémité du corps présente une épaisseur importante et ralentit la transmission de chaleur en direction de la thermistance, augmentant d'autant le temps de réponse du capteur. D'autre part, le capteur étant monobloc, la chaleur reçue par l'extrémité du corps est transmise prioritairement à l'ensemble du boîtier et non pas à la thermistance. Une quantité importante de chaleur est alors dissipée par le corps au niveau de sa paroi froide de sorte que la quantité de chaleur reçue par la thermistance est réduite, ceci pouvant amoindrir la précision du capteur. OBJET DE L'INVENTION La présente invention a pour objet de proposer un capteur de température permettant à la fois une protection des moyens de mesure et un temps de réponse court par rapport au capteur comportant un corps monobloc. La présente invention a également pour objet de proposer un procédé de fabrication de ce capteur de température. RESUME DE L'INVENTION A cet effet, la présente invention concerne un capteur de température notamment pour la prise de température de gaz dans un moteur à combustion, comportant un corps avec des moyens de mesure de la température et tel que, selon l'invention, le corps comporte deux parties, dites proximale et distale, assujetties entre elles, la partie distale logeant les moyens de mesure de la température. Selon un aspect avantageux de l'invention, la partie distale est réalisée dans un matériau présentant un coefficient de conduction thermique inférieur à celui de la partie proximale. Les moyens de mesure, avantageusement constitués par une thermistance, logés dans la partie distale sont par conséquent protégés des agressions de l'environnement du capteur. Par ailleurs, le matériau utilisé pour la partie distale présente un coefficient de conduction inférieur à celui de la partie proximale, cette caractéristique permet de diminuer la dissipation de chaleur au niveau de la partie distale (dont la température est par conséquent proche de celle du flux) et d'autre part cela permet de créer une barrière thermique entre les deux parties de sorte que la chaleur est transmise plus rapidement de la paroi de la partie distale aux moyens de mesure. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS La présente invention sera mieux comprise à la lecture d'un exemple détaillé de réalisation en référence aux dessins annexés, fournis à titre d'exemple non limitatif, parmi lesquels : - la figure 1 représente de manière schématique un capteur de température selon l'invention disposé dans une conduite de gaz; - la figure 2 représente de manière schématique et en coupe longitudinale, un détail de réalisation du capteur représenté à la figure 1. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En se reportant à la figure 1 on voit représenté un capteur de température 1 disposé partiellement dans une conduite de gaz 2 telle qu'une conduite de gaz d'échappement ou une conduite de gaz d'admission. Le capteur 1 comporte un corps 3 réalisé en deux parties 4 et 5. Une première partie dite proximale 4 comporte, de manière connue les éléments électriques assurant la liaison avec les moyens de mesure 6. La partie proximale 4 comporte en outre des éléments de support des moyens de mesures 6. La partie proximale comporte en outre la connectique 7 pour relier le capteur de température i à des moyens de traitement du signal, ces moyens de traitement n'étant pas représentés dans les dessins annexés. La seconde partie dite distale 5 loge les moyens de mesure 6 constitués avantageusement par une thermistance. De la sorte, les moyens de mesure 6 sont supportés par la partie proximale 4 et logés dans la partie distale 5 qui constitue ainsi un capuchon de protection des moyens de mesure. Toutefois dans un autre mode de réalisation on pourra prévoir que les éléments de support soient positionnés dans la partie distale 5. Comme représenté à la figure 1, le capteur 1 traverse avantageusement une ouverture 9 pratiquée dans la paroi 8 de la conduite 2 de manière à ce que seule la partie distale 5 soit soumise au flux de gaz et que la partie proximale 4 ne soit pas soumise à une forte température permettant notamment de préserver la connectique 7. Selon l'invention la partie distale 5 est réalisée dans un matériau présentant un coefficient de conduction thermique inférieur à celui de la partie proximale 4. Cette caractéristique permet de réaliser un gradient de température entre les deux parties 4 et 5, de la sorte l'échange thermique entre la partie distale 5 et les moyens de mesure 6 est facilité par rapport à un capteur monobloc. En effet dans un capteur monobloc le transfert thermique d'une extrémité à l'autre du corps est aisé et limite le transfert entre la partie du capteur monobloc exposé au flux et la thermistance. Au contraire dans le capteur de la présente invention la réalisation d'un capteur en deux parties permet de réaliser une barrière thermique entre les parties proximale 4 et distale 4 favorisant le transfert de chaleur de la partie distale 4 vers les moyens de mesure 6 au détriment de l'échange entre les parties distale 5 et proximale 4. Les variations de température sont donc plus rapidement transmises aux moyens de mesure 6 de sorte que le capteur 1 présente un temps de réponse raccourci par rapport au capteur monobloc. La partie distale 5 est réalisée de préférence en un alliage de nickel, chrome et de fer notamment de formule NiCr23Fe. Ce type d'alliage présente notamment une très grande résistance à la corrosion. On utilisera avantageusement un de ceux connus sous la marque Inconel� et par exemple Inconel 625� ou encore sous la marque Hastelloys�. Ce choix de matériau permet de limiter l'oxydation de la partie distale 5 à haute température sous atmosphère oxydante et assure en outre une bonne tenue mécanique de la partie distale 5 permettant de diminuer l'épaisseur de la paroi 10 tout en réduisant le risque de flambage. La partie proximale 4, quant à elle, est réalisée de préférence en laiton ou encore dans une variante de réalisation dans un acier inoxydable selon un alliage métallique de type 304 selon la norme AISI ou X5CrNi18-091.4301 selon la norme EN 10027. En se reportant à la figure 2 on voit représenté, en vue de coupe, la partie distale 5 et une fraction de la partie proximale 4. Avantageusement la partie distale 5 est en forme de capuchon 11 sensiblement cylindrique. La partie proximale 4 est également de préférence cylindrique, elle comporte à son extrémité en contact avec la partie distale 5 un évidement 12. Cet évidement 12 permet l'insertion de la partie distale 5 comme représenté à la figure 2. Pour faciliter l'insertion de la partie distale 5 dans la partie proximale 4 on prévoit avantageusement que les bords 13 de l'évidement 12 soient chanfreinés. On voit dans cette figure que la partie distale 5 recouvre les moyens de mesure 6 mais n'assure pas son support, les moyens de mesure 6 étant retenus par des éléments de support 16 portés par la partie proximale 4. Pour réaliser le capteur de température on vient réaliser une étape de soudure de la partie distale sur la partie proximale. De manière à réaliser un assemblage étanche entre les deux parties proximale 4 et distale 5, on prévoit une brasure de type fort, de préférence réalisée lors du montage du capteur 1. A cette fin, l'extrémité distale 5 comporte au niveau de sa base 14 un anneau de brasure 15. Lorsque la partie distale 5 est insérée dans la partie proximale 4, l'anneau 15 est chauffé et la brasure est réalisée. Le matériau métallique d'apport pour la brasure est avantageusement de l'étain ou encore de l'argent. Le métal est appliqué au niveau des bords chanfreinés 13 assurant un assemblage étanche. Cela étant d'autres types de soudure, et par exemple une soudure mécano-soudée, pourront être envisagés en fonction des applications pour lesquelles sera destiné le capteur de température 1. Selon un autre aspect de procédé de fabrication du capteur de température on réalise une étape d'emboutissage d'une plaque pour la formation de la partie distale 5. Cette technique de fabrication de la partie distale 5 permet la réalisation d'une paroi 10 de faible épaisseur, améliorant la vitesse de propagation de la chaleur entre la partie distale 5 et les moyens de mesure 6. De préférence, l'épaisseur de la paroi 10 est inférieure à 0,5mm et avantageusement l'épaisseur de la paroi 10 sera comprise entre 0,2 et 0,3 mm. Cette caractéristique permet là encore d'améliorer le temps de réponse du capteur 1 par rapport au capteur monobloc proposé jusqu'à présent dans lequel le corps obtenu par décolletage présente une épaisseur de paroi relativement importante. D'autres caractéristiques de l'invention auraient également pu être envisagées sans pour autant sortir du cadre de l'invention définie par les revendications ci-après. Notamment, à titre d'exemple, les moyens de mesure de la température 6, dans un autre mode de réalisation, seront réalisés non par une thermistance mais par d'autres types de capteur connus de l'homme du métier tel que des thermo-résistances. Dans un autre mode de réalisation assurant des performances moindres, la partie distale 5 est réalisée en acier inoxydable tandis que la partie proximale 4 est réalisée en laiton. REVENDICATIONS1. Capteur de température notamment pour la prise de température de gaz dans un moteur à combustion comportant un corps (3) avec des moyens de mesure de la température (6) caractérisée en ce que le corps (3) est en deux parties, dites proximale (4) et distale (5), assujetties entre elles, la partie distale (5) logeant les moyens de mesure de la température (6). 2. Capteur de température selon la revendication 1, dans lequel la partie distale (5) est réalisée dans un matériau présentant un coefficient de conduction thermique inférieur à celui de la partie proximale (4). 3. Capteur de température selon la revendication 1, dans lequel la partie distale (5) est réalisée en un alliage de nickel, chrome et fer notamment de formule NiCr23Fe. 4. Capteur de température selon la revendication 1, dans lequel la partie proximale (4) est réalisée en laiton. 5. Capteur de température selon la revendication 1, dans lequel la partie proximale (4) est réalisée en acier inoxydable de type 304 selon la norme AISI. 6. Capteur de température selon la revendication 1, dans lequel la partie distale (5) est en forme de capuchon (11). 7. Capteur de température selon la revendication 1, dans lequel la partie distale (5) a une paroi (10) d'épaisseur inférieure à 0,5 mm. 8. Capteur de température selon la revendication 6, dans lequel l'épaisseur de la paroi (10)de la partie distale (5) est comprise entre 0,2 et 0,3 mm. 9. Capteur de température selon la revendication 1 dans lequel la partie proximale (4) comporte un évidement (12) avec des bords chanfreinés (13) dans laquelle vient s'insérer l'extrémité de la partie distale (5). 10. Procédé de fabrication d'un capteur de température selon l'une quelconque des revendications précédentes comportant une étape de soudure de la partie distale (5) sur la partie proximale (4). 11. Procédé de fabrication d'un capteur de température selon la revendication 9 dans lequel l'étape de soudure est obtenue par chauffage d'un anneau de brasure (15) lors de l'insertion de la base (14) de la partie distale (5) dans la partie proximale (4). 12. Procédé de fabrication d'un capteur de température selon la revendication 9 comportant une étape d'emboutissage d'une plaque pour la formation de la partie distale (5).