Brevet FR2035042A1 — publié le 19701218

La présente invention concerne un dispositif pour détecter une pression ou une modification de pression dans une canalisation. L'appareillage d'un moteur diesel a été constitué, à 1' exception des moteurs expérimentaux, et jusqu'à tres récemment, aux environs de 1965, par un compte-tours mécanique de mesure, date à laquelle on a proposé un appareil qui utilise un contacteur électromécanique actionné par la pression pour donner une indication électrique de la vitesse de rotation. Un inconvénient des dispositifs de contact à pression est que l'une des canalisations à combustible du moteur soumis à l'essai doit être ouverte pour y insérer le contacteur. Outre la vitesse de rotation, d'autres mesures des conditions de fonctionnement d'un moteur diesel sont des fonctions des éléments de dosage et de distribution du combustible parmi lesquels les éléments principaux sont la pompe à combustible et les injecteurs. La pratique usuelle a été et, dans une grande mesure, est encore de retirer la pompe et les injecteurs et d' adapter ceux-ci sur un banc d'essai séparé où les différents fonctionnements des éléments peuvent être vérifiés. Certaines installations ont été commercialisées pendant les années récentes pour permettre de mesurer les pressions dans les canalisations à combustible .Ces installations ont fonctionné parfaitement mais l'inconvénient d'avoir à ouvrir les canalisations à combus tible pour y insérer le dispositif est considéré à la fois par les fabricants de moteurs et de pompes à combustible et par les usagers, comme un inconvénient important. Les moteurs diesel, de par leur nature prppre, produisent des vibrations et des oscillations qui sont transmises le long de la canalisation à combustible et qui peuvent atteindre une-amplitude élevée. Celles-ci amènent la canalisation à combustible à se déplacer par rapport à, par exemple, le mors d'un élément de dé tection en raison de l'inertie du dit morst Ceci conduit l'élé- ment de détection à produire des signaux indésirables qui peuvent ne pas être distingués de ceux produits par les modifications de diamètre de la canalisation à combustible. Selon une première caractéristique de la présente inven- tion, celle-ci a pour objet un dispositif pour détecter la pression ou la modification de la pression d'un fluide dans une canalisation, ce dispositif comportant en fait au moins deux éléments sensibles à la dite pression ou modification de pression et un circuit électrique associé aux dits éléments pour donner un signal en réponse à la dite pression ou modification de pression, les dits éléments étant positionnés et le dit circuit électrique étant disposé de manière que les signaux étrangers dus, par exemple, aux vibrations de la canalisation, soient réduits par apport au signal conespondant à la dite pession ou mcdification -de pression.Le dispositif peut être utilisé en particulier pour détecter les impulsions de pression auxquelles est soumis le fluide se trouvant dans la canalisation. La canalisation peut être la canalisation à combustible d'un moteur. Le signal fourni par le dispositif de détection positionné sur une canalisation à combustible d'un moteur peut fournir des informations sur le fonctionnement de ce moteur. Au moins un des dits éléments peut être disposé pour détecter un accroissement de la section externe de la canalisation et/ou un accroissement de la pression sur l'extérieur des canalisatinons. Quand une impulsion de pression se produit dans une cana- lisation à combustible, la canalisation à combustible se trouve dilatée, ce qui accroît de façon effective son diamètre, si elle est de section circulaire. La relation entre la valeur de l'iwpul- sion de pression et l'accroissement du diamètre peut être obtenue en appliquant la formule z dans laquelle os r est le rayon interne du tube de la canalisalin R est le rayon externe de ce tube r est la modification du rayon interne est le coefficient de Poisson(= 0R6 pourl'acier) E est le module d'Young. En conséquence, l'impulsion de pression du combustible dans la canalisation à combustible provoque une déformation de la canalisation à combustible qui est proportionnelle à l'amplitude de l'impulsion de pression. L'invention est particulièrement utile lorsque l'on essaie et règle un moteur diesel. L'invention peut permettre de mesurer tous les paramètres associés avec le circuit de distribution du combustible d'un moteur diesel sous les conditions dynamiques, sans retirer aucun des constituants du moteur. L'état statique de la pompe et des injecteurs peut également être déterminé. Les paramètres dynamiques qui peuvent être déterminés sont la vitesse du moteur, la relation de phase entre les impur~ sions d'injection du combustible, la pression de pointe, la pression d'ouverture de l'injecteur, la durée de l'impulsion de pression, la variation de l'impulsion de pression et autres anomalies de la pression. Les paramètres statiques qui peuvent être détectés sont la fuite des injecteurs sous l'effet de la pression et une fuite des éléments de la pompe à combustible. L'invention permet d'assurer la lecture des impulsions de pression sans interférence accidentelle avec des signaux étrangers qu'ils soient passagers ou autres. De préférence, deux éléments sont montés sur les côtés opposés de la canalisation et disposés pour fournir chacun un signal à un moyen de comparaison électrique pour effacer substan- tiellement dans les signaux, les facteurs étrangers et totaliser sensiblement les facteurs des signaux produits par la pression ou la modification de pression agissant sur les éléments. Le renforcement des signaux voulus et lteffacement des signaux indésirables sont décrits plus en détail ci-après avec référence aux dessins ci-annexés et ils sont de préférence assurés en utilisant un a- plificateur différentiel. Les éléments peuvent être des transducteurs assurant la conversion d'un mouvement mécanique en un signal électrique et un transducteur convenable est un transducteur piezo-électrique quoiqu'en pratique tout transducteur convenable puisse être utilisé sé tel qutun transducteur inductif ou capacitif, un extensomètre ou des transformateurs différentiels et le signal est de préféw rence analogue. I1 est possible que les éléments soiént combinés sous forme d'un élément unique. Le transducteur de pression piezoélectrique est préférable commercialement parce qu'il peut être maintenu contre la canalisation d'une manière simple, par exemple par un mors, ce qui évite, par exemple, d'avoir à solidariser un extensomètre avec la canalisation et parce qu'il ne nécessite pas un circuit complexe. Le débit du moyen de comparaison électrique est envoyé à un circuit d'intégration. De préférence, un circuit de conformation de l'impulsion est prévu pour mettre en forme le débit pulsé venant de l'élément de détection. L'invention sera décrite plus en détail ci-après avec référence au dessin ci-annexé dans lequel s Fig. 1 représente les deux transducteurs piezo-électriques opposés, maintenus en contact avec une canalisation de combustible d'un moteur diesel ou autre moteur du type à injection, au moyen d'un mors unique ; Fige 2 représente le signal fourni par les transducteurs lors du passage d'une inpulsion le long de la canalisation à combustible; Fig. 3 représente les signaux donnés par les transducteurs lorsque la canalisation à combustible vibre Fig. 4 représente les signaux d'entrée en résultant ; Fig. 5 représente le signal de sortie, et Fig. 6 représente, sous forme d'un schéma bloc, le circuit électrique connecté aux transducteurs. Les transducteurs piezo-électriques sont maintenus dans un mors 1 (figure 1) de manière qu'ils se trouvent diamètralement opposés l'un à l'autre, de part et d'autre d'une canalisation à combustible 2. Lorsqu'une impulsion passe le long de la canalisation à combustible 2, le diamètre de la canalisation à combustible augmente, ce qui comprime chacun des éléments piezo-électriques 3A et 3B et produit une tension entre ces élément*, comme indiqué dans la figure 2. Les éléments piezo-électriques 3A et 3B sont disposés de manière qu'un accroissement du diamètre de la canalisation à com- bustible produise un signal de signe positif sur un élément et un signal de signe négatif sur l'autre élément. Le résultat sera constitué par les deux signaux représentés sous une forme idéalisée dans la figure 2. Si la canalisation à combustible 2 se déplace dans l'une oe l'autre direction par rapport au mors 1, comme illustré par les flèches en traits gras dans la figure 1, les signaux produits par les deux éléments 3A et 3B représenteront tous les deux une variation positive ou tous les deux une variation négative. Les formes d'ondes qui en résultent sont représentées dans la figure 3, à nouveau sous une forme idéalisée. Toute vibration qui se produit doit, par nécessités être unidirectionnelle à un moment quelconque et tout mouvement vibra toire qui n'est pas directement dans le plan des éléments piezoélectriques produit des signaux qui en sont la résultante et qui sont égaux et de même polarité, Dans la suite de cette description les signaux de même polarité produits par exemple, par une vibration, seront appelés signaux de type commun. Le signal qui est obtenu depuis chaque élément piezot électrique 3A, îB sera un signal composite engendré par une impur~ sion de pression et une vibration associée (voir figure 4). Les signaux sont traités de manière que seuls les signaux de difféw rence, c'est-à-dire ceux produits par l'impulsion de pression, se trouvent transmis (figure 5). Ceci est obtenu en utilisant la technique de l'amplificateur différentiel avec un régime de coupure relativement élevé. Le circuit de base est représenté sous forme schématique dans la figure 6. Les signaux obtenus depuis chacun des éléments piezo-électriques 3A et 3B sont transmis par l'intermédiaire d'un circuit à contrôle de gain 4, de manière que les signaux de vi- bration puissart"êtme équilibrés. Ceci est nécessaire en raison des petites différences de sensibilité entre les éléments 3A et 3B et éventuellement en raison des différences dans le facteur de conformation et autres paramètres de l'assemblage mécanique. Les circuits de contrôle de gain 4 peuvent être des consw tituants C.A. 3036 commercialisés par la Société R.C.A. l'ampli- ficateur différentiel 5 peut être un constituant C.A. 3029 com- mercialisé par la Société R.C.A. et un circuit 6 d'atténuation et de filtrage convenable peut être réalisé par un contrôle à potentiomètre. Les ondes d'entrée et de sortie sont représentées sous une forme idéalisée. Cependant, même si on tient compte que cerw tains des signaux de type commun parviendront, dans certains cas à la sortie, le rapport du signal recherché au signal de type conmun augmenté des bruits indésirables peut être de l'ordre de 100 : 1 ce qui permet auKcircuits suivants de jouer leurs rôles. Le débit de l'amplificateur différentiel 5 est envoyé à un circuit à taux d'intégration 6a qui est conçu pour afficher li information fournie par le dispositif de détection. Cet affichage peut indiquer le nombre d'impulsions par unité de temps, ctest-à- dire la vitesse du moteur ou, si le circuit à taux d'intégration 6a est connecté à un oscilloscope, l'amplitude d'impulsion absolue, ctest-a-dire la pression de pointe, l'amplitude d'impulsion moyenne ou la forme de l'impulsionO Deux circuits avec des transducteurs associées montés suer deux canalisations de combustible peuvent être utilisés pour faire apparaitre la relation de phase entre les bords dtattaque des impulsions, ce qui permet d'effectuer le réglage de phase du moteur et/ou le réglage de phase de la pompe. Pour mesurer les fuites, par exemple aux injecteurs ou à la pompe on ferme un robinet dans la canalisation à combustible pendant que le moteur tourne. Le dispositif conforme à l'invention peut être utilisé pour détecter la pression et la modification de pression d'un fluide dans une canalisation ayant une extrémité fermée branchée sur un cylindre d'un moteur à combustion interne. La canalisation peut être un tube d'acier dont le diamètre augment lorsque la pression dans le cylindre croît. R E V E N D I C A t I O N S REVEND ICAT ION S 1.- Un dispositif pour détecter la pression ou la modification de pression d'un fluide dans une canalisation caractérisé en ce que le dispositif comporte au moins deux éléments sensibles à la dite pression ou modification de pression et un circuit électrique associé aux dits éléments pour donner un signal en réponse à la dite pression ou modification de pression, les dits éléments étant positionnés et les dits circuits électriques comportant des moyens de comparaison pour réduire les signaux étrangers, provoqués par exemple par la vibration de la canalisation, par rapport aux signaux fonction de la dite pression ou modification de pression. 2.- Un dispositif de détection selon la revendication 1 caractérisé en ce que la canalisation est une canalisation à combustible d'un moteur. 3.- Un dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce qu'au moins l'un des éléments est destiné à détecter un accroissement de la section externe de la canalisation. 4.- Un dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'au moins l'un des élé- ments est destiné à détecter un accroissement de la pression sur la paroi externe de la canalisation. 5.- Un dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que deux éléments sont montés sur les côtés opposés de la canalisation et disposés pour fournir chacun un signal au moyen de comparaison électrique pour effacer substantiellement les facteurs étrangers dans les signaux et additionner substantiellement les facteurs des signaux produits par la dite pression ou modification de pression agissant sur les éléments. 6.- Un dispositif de détection selon la revendication 5 caractérisé en ce que le moyen de comparaison électrique est un amplificateur différentiel. 7." Un dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que les éléments sont des transducteurs assurant la transformation d'un mouvement mécanique en un signal électrique. 8.- Un dispositif de détection selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'au moins l'un des transducteurs est un transducteur piezo-électrique. Un Un dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que le circuit à taux d' intégration est conçu pour afficher l'information fournie par le dispositif de détection.