Brevet FR3087263A1 — publié le 20200417

Capteur de pression avec élément de protection antigel La présente invention concerne un capteur de pression destiné notamment à être monté sur un répartiteur d'air d'admission d'un véhicule automobile. Ce type de capteur comprend une sonde de pression pour mesurer la pression d'un mélange gazeux circulant dans le répartiteur d'admission d'un moteur thermique d'un véhicule. Il peut être également utilisé dans une boucle EGR («Exhaust Gaz Recirculation»), par exemple. Ce capteur est communément appelé capteur MAP («Manifold Air Pressure»). Ce capteur de pression peut éventuellement comprendre en plus une sonde de température pour mesurer la température du mélange gazeux qui est constitué essentiellement d'air mais peut comporter également des gaz d'échappement qui recirculent dans l'admission, des vapeurs d'huile provenant du recyclage des gaz des carters, et des vapeurs de carburant pouvant provenir du réservoir. Ce type de capteur est communément appelé capteur TMAP («Temperature Manifold Air Pressure»). La mesure de la pression et de la température permet au système de contrôle pilotant le moteur thermique de déterminer entre autre la densité de l'air admis. Cette information permet d'optimiser le pilotage du moteur afin de réduire les émissions polluantes et d'augmenter les performances. La sonde de pression comprend un élément sensible à la pression monté sur un substrat qui peut être un circuit imprimé du type PCB ou une céramique. Cet ensemble élément sensible / substrat est monté dans un boîtier de 25 protection. Le boîtier de protection comprend un orifice de prise de pression en communication avec la sonde de pression. Dans le cas des capteurs TMAP, la sonde de température est positionnée à proximité de cet orifice de prise de pression et fait saillie sur le boîtier de protection, 30 vers l'extérieur, en direction du milieu dont la pression et la température sont recherchées. Le capteur de pression comprend un élément de protection, communément appelé arche de protection, entourant l'orifice de prise de pression et la sonde de température pour protéger cette dernière des chocs mécaniques. 35 L'élément de protection est également présent même sans la sonde de température dans le cas des capteurs MAP pour protéger l'orifice de prise de pression. Cependant, à basse température (-10°C, par exemple), lorsqu'il y a de grandes quantités d'eau dans le collecteur ou répartiteur d'admission, il se forme des 40 cristaux de glace ou du gel entre l'élément de protection et la sonde de température 1 du capteur de pression, obstruant l'orifice de prise de pression et empêchant la mesure de pression. Il se forme aussi des cristaux de glace dans la tubulure du collecteur d'admission à -40°C sur une couche pouvant aller de 5 mm d'épaisseur à 10 mm en 5 cas de froid prolongé (froid extrême, flux d'air faible), ce qui représente un risque si le capteur de pression est implanté trop près des parois de la tubulure (effet d'accroche des cristaux entre les parois et le capteur style "toile d'araignée"). Les cristaux pénètrent à l'intérieur de l'élément de protection et bouchent l'orifice de prise de pression. 10 L'invention a donc pour objectif de pallier à ces inconvénients de l'art antérieur en proposant un capteur de pression comprenant un élément ou arche de protection empêchant la formation de glace dans l'orifice de prise de pression conduisant à l'obstruction de celui-ci. Plus particulièrement, l'invention vise à empêcher la formation de glace entre 15 l'élément de protection et la sonde de température tout en optimisant le temps de réponse de la sonde de température. L'invention concerne un capteur de pression destiné à mesurer la pression dans un moteur thermique de véhicule comprenant un substrat, 20 une sonde de pression connectée au substrat, un boîtier de protection dans lequel sont logés le substrat et la sonde de pression, le boîtier de protection comprenant un orifice de prise de pression en communication avec la sonde de pression, l'orifice de prise de pression étant destiné à déboucher à l'intérieur d'un environnement moteur dans lequel la mesure de pression est recherchée, et un élément de protection positionné en sortie de l'orifice de prise de pression. Selon l'invention, l'élément de protection entoure l'orifice de prise de pression et présente une forme tubulaire ajourée. De préférence, l'élément de protection présente une section circulaire et comprend une première ouverture libre à une extrémité externe et une deuxième ouverture à une extrémité interne reliée au boîtier de protection. Avantageusement, l'élément de protection comprend une paroi périphérique circulaire comportant une pluralité d'ouvertures réparties régulièrement sur la paroi périphérique de l'élément de protection. Les ouvertures peuvent présenter une section quadrilatérale. Selon un mode de réalisation, la paroi périphérique de l'élément de protection comprend une première rangée d'ouvertures et une deuxième rangée d'ouvertures. Les premières et deuxièmes rangées sont contiguës. L'élément de protection comprend une portion supérieure positionnée à proximité de l'extrémité externe libre de l'élément de protection et une portion 2 inférieure positionnée entre la portion supérieure et l'extrémité interne de l'élément de protection. Les premières et deuxièmes rangées sont positionnées sur la portion supérieure et la portion inférieure est non ajourée. Selon un autre mode de réalisation, le capteur de pression comprend une 5 sonde de température faisant saillie sur le boîtier de protection et vers l'extérieur du boîtier de protection. La sonde de température est entièrement entourée à sa périphérie par l'élément de protection. De préférence, l'élément sensible à la température de la sonde de température est positionné au niveau de la portion supérieure de l'élément de 10 protection. L'invention fournit ainsi un capteur de pression comprenant un élément de protection empêchant la formation de glace dans l'orifice de prise de pression conduisant à l'obstruction de celui-ci. Plus particulièrement, l'invention permet d'empêcher la formation de glace 15 entre l'élément de protection et la sonde de température tout en optimisant le temps de réponse de la sonde de température qui reste inférieur à 5s. Lorsque le capteur de pression comprend un moyen de guidage de la sonde de température, avec ou sans présence de la sonde de température, la formation de gel est évitée entre le moyen de guidage et l'élément de protection. 20 En effet, l'élément de protection permet d'empêcher la pénétration de la glace qui provient des parois du collecteur d'admission et de celle qui arrive avec le flux d'air. L'élément de protection ne doit pas être trop fermé pour éviter de détériorer le temps de réponse en pression et en température du capteur (plus l'élément de 25 protection est fermé, plus le temps de réponse en température et en pression du capteur va être long, moins bonne sera la combustion et plus importante sera la pollution). Contrairement aux éléments de protection de l'art antérieur, celui de l'invention ne comprend pas d'arches trop proches les unes des autres favorisant la 30 formation de cristaux. L'élément de protection de l'invention ne présente pas non plus d'épaulement cuvette à la base du puit pression favorisant la formation de glace et l'obturation du puit de pression. L'invention ne présente pas de formes anguleuses, ni d'arêtes vives au niveau 35 des arches et de l'entrée du puit pression car ces arêtes sont des points d'accroches pour les cristaux de glace ou les gouttes d'eau. Les caractéristiques de l'invention seront décrites plus en détail en se référant aux figures : - la figure 1 est une représentation en perspective montrant le dessous d'un 40 capteur de pression selon un mode de réalisation possible de l'invention ; - la figure 2 est une représentation en perspective montrant le profil de ce capteur de pression ; - la figure 3 est une représentation schématique en perspective montrant l'intérieur de l'élément de protection ; 5 - la figure 4 montre une photographie d'un capteur de pression monté sur un collecteur d'admission ; - la figure 5 montre une photographie de ce capteur de pression après un test au froid. Les figures 1 à 3 représentent schématiquement un capteur de pression 10 1 pour mesurer une pression dans un collecteur d'admission d'un moteur thermique, selon un mode de réalisation possible de l'invention. Le capteur de pression 1 comprend un élément sensible à la pression ou sonde de pression. Ce capteur de pression 1 est un capteur de pression dit TMAP car 15 comprenant également une sonde de température 12 pour mesurer la température dans le moteur, à titre d'exemple. L'invention s'applique également à tous types de capteurs mesurant des pressions et/ou des températures dans des conduits ou durites d'un moteur de véhicule comme les capteurs MAP. 20 Le capteur de pression 1 comprend un substrat (non représenté) qui peut être un circuit imprimé du type PCB, une céramique ou un substrat métallique. L'élément sensible à la pression comprend des moyens de traitement du signal de pression du type ASSIC ou ASSD, par exemple. L'élément sensible à la pression (non représenté) est fixé sur le substrat. 25 Le capteur de pression 1 comprend des moyens de connexion pour relier électriquement le substrat à la sonde de pression. Les moyens de connexion peuvent être des pattes ou fils métalliques. Le capteur de pression 1 comprend un boîtier de protection 2 dans lequel est logée cette sonde de pression. Le boîtier de protection 2 est avantageusement en 30 polymère. Le boîtier de protection 2 comprend un logement recevant l'élément sensible à la pression. Le capteur de pression 1 peut être un capteur de pression absolue ou différentiel. 35 La sonde de pression comprend une surface destinée à mesurer une pression dans le milieu à mesurer du moteur. Cette surface est en contact avec le milieu à mesurer via un canal ou puit de pression formé dans le boîtier de protection 2 et débouchant par un orifice de prise de pression 3 qui est ainsi en communication avec la sonde de pression. 4 L'orifice de prise de pression 3 débouche par une surface externe 18 du boîtier de protection 2, à l'intérieur d'un environnement moteur (tube de collecteur d'admission, par exemple) dans lequel la pression est recherchée. Comme dit précédemment, le capteur de pression 1 comprend une sonde de 5 température 12 faisant saillie sur le boîtier de protection 2 et vers l'extérieur du boîtier de protection 2. Plus précisément, la sonde de température 12 fait saillie sur la surface externe 18 du boîtier de protection 2. La sonde de température 12 est connectée électriquement au substrat. Dans cet exemple, la sonde de température 12 est guidée par un moyen de 10 guidage 15. La sonde de température 12 comprend des pattes métalliques 16 reliées à un élément sensible à la température 17, à une de ses extrémités. Les pattes métalliques 16 traversent le moyen de guidage 15. Le moyen de guidage 15 fait saillie sur la surface externe 18 du boîtier de 15 protection 2 et vers l'extérieur de ce dernier. Le capteur de pression 1 comprend un élément de protection 5 positionné en sortie de l'orifice de prise de pression 3 et entourant entièrement ce dernier. Lorsque le capteur de pression 1 est fixé sur un répartiteur d'admission ou équivalent, l'élément de protection 5 est positionné dans l'environnement moteur, 20 c'est-à-dire le conduit du répartiteur d'admission, dans lequel la mesure de pression et de température est recherchée. L'élément de protection 5 entoure l'orifice de prise de pression 3 pour le protéger. Le capteur de pression 1 comprend un connecteur 19 pour le relier à un 25 dispositif électronique de contrôle externe (non représentés). Selon l'invention, l'élément de protection 5 présente une forme tubulaire ajourée. La sonde de température 12 est entièrement entourée à sa périphérie par l'élément de protection 5. 30 L'élément de protection 5 présente une section circulaire pour éviter les arêtes vives. Il comprend une première ouverture libre 13 à une extrémité externe 10 qui est l'extrémité la plus éloignée du boîtier de protection 2 et une deuxième ouverture 14 à une extrémité interne 11 qui est reliée au boîtier de protection 2. 35 De préférence, l'élément de protection 5 et le boîtier de protection 2 forment une même pièce en plastique. Ils sont obtenus lors d'une même étape de moulage. L'élément de protection 5 fait saillie sur la surface du boîtier de protection 2. L'élément de protection 5 s'étend perpendiculairement à la surface du boîtier de protection 2 et de façon à ce que son extrémité externe 10 dépasse l'élément 40 sensible à la température 17 de la sonde de température 12. 5 Dans une direction A perpendiculaire à la surface du boîtier de protection 2, comme illustrée sur la figure 2, l'élément de protection 5 est ouvert à son extrémité externe 10 et ne comprend pas de partie qui soit en regard de l'élément sensible à la température 17 de la sonde de température 12. 5 Ceci permet d'obtenir un élément de protection 5 ouvert, réduisant le temps de réponse en température. L'élément de protection 5 comprend une paroi périphérique 6 circulaire comportant une pluralité d'ouvertures 7 réparties régulièrement sur la paroi périphérique 6 de l'élément de protection 5. 10 Les ouvertures 7 présentent une section quadrilatérale. Elles sont de forme rectangulaire dans cet exemple. D'autres formes sont possibles, comme des formes carrées. Les ouvertures 7 sont de préférence disposées près de l'extrémité externe 10 de l'élément de protection 5. 15 Le moyen de guidage 15 est relié à l'élément de protection 5 par un élément de liaison 20 faisant saillie sur la paroi périphérique 6 de l'élément de protection 5 et s'étendant selon la direction A. La paroi périphérique 6 de l'élément de protection 5 comprend une première rangée d'ouvertures 8 positionnée à proximité de l'extrémité externe libre 10 de 20 l'élément de protection 5 et une deuxième rangée d'ouvertures 9 positionnée entre l'extrémité externe libre 10 et l'extrémité interne 11 de l'élément de protection 5. Les premières et deuxièmes rangées 8, 9 sont contiguës, comme représentées sur la figure 2. Dit autrement, l'élément de protection 5 comprend une portion supérieure 21 25 positionnée à proximité de l'extrémité externe libre 10 de l'élément de protection 5 et une portion inférieure 22 positionnée entre la portion supérieure 21 et l'extrémité interne 11 de l'élément de protection 5. Les premières et deuxièmes rangées 8, 9 sont positionnées sur la portion supérieure 21 et la portion inférieure 22 est non ajourée, c'est-à-dire pleine. 30 L'élément sensible à la température 17 de la sonde de température 12 est positionné à l'endroit ou en regard de la portion supérieure 21 de l'élément de protection 5. Chaque ouverture 7 de la première rangée d'ouvertures 8 est disposée en regard d'une ouverture 7 de la deuxième rangée d'ouvertures 9. 35 En variante, les ouvertures 7 des rangées d'ouvertures 8, 9 peuvent être disposées en quinconce. La surface externe 18 du boîtier de protection 2 est de préférence plane pour éviter l'accumulation de gel. L'orifice de prise de pression 3 est adjacent à l'élément de protection 5 dans 40 cet exemple mais peut être positionné différemment. 6 La figure 4 montre une photographie d'un capteur de pression 1 monté sur un collecteur d'admission 23. La portion supérieure 21 de l'élément de protection 5 est suffisamment éloignée du boîtier de protection 2 de façon à ce que lorsque le capteur de pression 5 1 est monté sur le collecteur d'admission 23 et dans le flux d'air, la portion supérieure 21 est éloignée de la paroi interne du collecteur 24. Autrement dit, la portion supérieure 21 fait saillie sur la paroi interne 24 du collecteur d'admission 23. La figure 4 montre à titre d'exemple un capteur de pression 1 comprenant un 10 orifice de prise de pression 3 ayant un diamètre de 16 mm et un puit ou canal de pression de 43,6 mm. La figure 5 montre une photographie de ce capteur de pression 1 après un test au froid. L'éloignement de la paroi 24 du collecteur admission 23 avec la portion 15 supérieure 21 empêche la migration de l'eau / du gel jusqu'à l'orifice de prise de pression 3 et l'immersion dans le flux permet d'obtenir un temps de réponse très satisfaisant. La portion supérieure 21 de l'élément de protection 5 empêche les cristaux de glace de pénétrer dans l'orifice de prise de pression 3. Le temps de réponse en 20 température du capteur de pression 1 est de 3,8 REVENDICATIONS1. Capteur de pression (1) destiné à mesurer la pression dans un moteur thermique de véhicule comprenant : - un substrat, - une sonde de pression connectée au substrat, - un boîtier de protection (2) dans lequel sont logés le substrat et la sonde de pression, le boîtier de protection (2) comprenant un orifice de prise de pression (3) en communication avec la sonde de pression, l'orifice de prise de pression (3) étant destiné à déboucher à l'intérieur d'un environnement moteur dans lequel la mesure de pression est recherchée, - un élément de protection (5) positionné en sortie de l'orifice de prise de pression (3), caractérisé en ce que : - l'élément de protection (5) entoure l'orifice de prise de pression (3) et présente une forme tubulaire ajourée. 2. Capteur de pression (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de protection (5) présente une section circulaire et comprend une première ouverture libre (13) à une extrémité externe (10) et une deuxième ouverture (14) à une extrémité interne (11) reliée au boîtier de protection (2). 3. Capteur de pression (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément de protection (5) comprend une paroi périphérique (6) circulaire comportant une pluralité d'ouvertures (7) réparties régulièrement sur la paroi périphérique (6) de l'élément de protection (5). 4. Capteur de pression (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que les ouvertures (7) présentent une section quadrilatérale. 5. Capteur de pression (1) selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que la paroi périphérique (6) de l'élément de protection (5) comprend une première rangée d'ouvertures (8) et une deuxième rangée d'ouvertures (9), les premières et deuxièmes rangées (8, 9) étant contiguës. 6. Capteur de pression (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément de protection (5) comprend une portion supérieure (21) positionnée à proximité de l'extrémité externe libre (10) de l'élément de protection (5) et une portion inférieure (22) positionnée entre la portion supérieure (21) et l'extrémité interne (11) de 8 l'élément de protection (5), les premières et deuxièmes rangées (8, 9) étant positionnées sur la portion supérieure (21) et la portion inférieure (22) étant non ajourée. 5 7. Capteur de pression (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend une sonde de température (12) faisant saillie sur le boîtier de protection (2) et vers l'extérieur du boîtier de protection (2), la sonde de température (12) étant entièrement entourée à sa périphérie par l'élément de protection (5). 10 8. Capteur de pression (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément sensible à la température (17) de la sonde de température (12) est positionné au niveau de la portion supérieure (21) de l'élément de protection (5). 15 20 9