Brevet FR2481745A1 — publié le 19811106

L'invention a pour objet un dispositif destiné à mesurer la masse d'un fluide en écoulement, en particulier la masse d'air aspiré -par un moteur à combustion interne, avec au moins une résistance dépendant de la tempé- rature, dont la température et/ou la résistance est réglée en fonction de la masse de fluide qui passe, la grandeur de réglage constituant une dimension de mesure de la masse de fluide en écoulement. Il a déjà été proposé un dispositif destiné à mesurer la masse d'un fluide en écoulement, dans lequel on utilise, comme résistance dépendant de la température, un fil métallique chaud, ou une bande métallique chaude, qui est tendu sur une bague-sonde sur plusieurs points de fixation. Il peut ici, dans des cas extrêmes (choc, vibrations, tensions thermiques) se produire des forces qui entraînent un dépassement de la tension admissible pour le fil ou la bande avec pour conséquence un allongement permanent de ce fil ou de cette bande, ce qui augmente d'une façon inadmissible la valeur de la résistance. I L'invention propose, pour remédier à ces inconvénients, un dispositif caractérisé en ce que la résistance dépendant de la température est réalisée sous la forme d'un fil chaud ou d'une bande et est guidée dans la section d'écoulement de l'une à l'autre de ses extrémités sur au moins trois points d'appui, et dont l'un au moins est réalisé pour céder 6lastiquement afin d'éviter une déformation permanente du fil ou de la bande. Ce dispositif offre l'avantage d'éviter tout allongement permanent indésirable du fil ou de la bande et par suite non seulement toute modification permanente indésirable de la caractéristique, mais aussi tout risque de destruction du fil chaud ou de la bande chaude. Dans une réalisation de l'invention, on propose en outre.que le point d'appui qui cède élastiquement est placé entre les points d'appui extrêmes adjoints aux extré- mités du fil chaud ou de la bande chaude. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés, représentant des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels: 248 1 745 - la figure 1 est un schéma de montage d'un dispositif destiné à mesurer la masse d'un fluide qui s'écoule, en particulier, à mesurer la masse d'air aspiré par un moteur à combustion interne, - la figure 2 est une représentation schéma- tique d'une bande chaude guidée en forme de V au moyen de trois points d'appui, - la figure 3 montre une réalisation de la bande chaude, en forme de boucle, dans. la zone du point d'appui du milieu, - la figure 4 est une vue en coupe trans- versale de la bande chaude, - la figure 5 représente une réalisation conforme à l'invention d'un point d'appui central avec une bande chaude, - - la figure 6 représente une réalisation conforme à l'invention d'un point d'appui central avec un fil chaud, - la figure 7 est une vue latérale.avec la suspension d'un fil chaud sur un point d'appui central, réalisée suivant l'invention. Dans le dispositif de mesure de la masse dtun fluide en écoulement représenté dans la figure 1, destiné en particulier à mesurer l'air aspiré par un moteur à combustion interne, il est prévu un montage en pont composé d'une résis- - tance 10 dépendant de la température, d'une résistance 11 ou 11' dépendant de la température, d'une résistance 12 et de résistances 13 et 14. Sur la diagonale du pont, est raccordé un amplificateur de réglage 15 d'un appareil de régulation 16. L'entrée à inversion de l'amplificateur de réglage 15 est reliée, par l'intermédiaire d'une résistance d'entrée 17, avec le point de couplage des résistances ll ou 11' et 12, pendant que l'entrée non-inversante de cet amplificateur de réglage 15 est reliée, par l'intermédiaire d'une résistance d'entrée 18 au point de couplage des résistances 13 et 14. L'amplificateur de réglage 15 est relié par deux conducteurs 19 et-20 d'alimen- tation, avec une source 21 de tension continue. Cette source de tension continue 21 est montée en parallèle avec un condensateur de lissage 22. 248 1745 La sortie de l'amplificateur de réglage 15 est reliée avec le montage en série de deux résistances 23 et 24, la résistance 24 étant raccordée au conducteur d'alimentation 19, commun. Ces deux résistances 23 et 24. forment un diviseur de tension pour un étage de Darlington 25, qui forme en commun avec une résistance 26, une source de courant commandée par la tension destinée à alimenter en courant le montage en pont constitué des résistances 10, 11, 11', 12, 13 et 14. Entre les conducteurs d'alimentation 19 et 20, communs, est monté un diviseur de tension composé des résistances 27 et 28. Au pont de couplage des résistances 27 et 28, est raccordée l'anode d'une diode 37, dont la cathode est reliée avec l'entrée inversante de l'amplificateur de réglage 15. Entre l'entrée inversante de l'amplificateur de réglage 15 et le conducteur d'alimentation 20 commun, est placé le montage en série d'une résistance 29 et d'un condensateur 30, cette combinaison résistance-condensateur servant à accorder la fréquence du circuit de réglage avec le comportement momentané des résistances dépendant de la tempé- rature. Au point de couplage des résistances 13 et 14 est connectée une résistance 31 qui peut être reliée avec le conducteur d'alimentation 20 commun, par l'intermédiaire de la jonction de coupure d'un transistor de commutation 32. La base de ce transistor de commutation 32 est reliée avec la sortie d'une bascule 33 monostable, qui peut être déclanchée par l'intermédiaire d'un organe de différenciation 34 par un inter- rupteur d'allumage-, indiqué en 35, du système d'allumage d'un monteur à combustion interne, ou par une impulsion fournie par un autre moyen. Le mode de fonctionnement du dispositif décrit est le suivant: un courant d'une intensité déterminée passe dans la résistance 11, ll' dépendant de la température, du montage en pont et la chauffe à sa température normale de fonctionnement. Dans une autre branche du pont, la résistance 10 dépendant de la température prend une valeur qui caractérise la température du fluide qui s'écoule, par exemple, de l'air aspiré par un moteur-à combustion interne. On obtient ainsi' que soit toujours utilisée, comme signal de référence pour la régulation du courant de chauffage du dispositif pour la mesure de la masse d'air, la température de l'air aspiré par le moteur à combustion interne. 4 2481745 La résistance 11, il' dépendant de la tempé- rature est plus ou moins refroidie toujours suivant la masse de l'air aspiré qui passe sur elle. Il en résulte un désaccord du montage en pont. Ce désaccord est ajusté du fait que l'amplificateur de réglage 15 fournit pour le montage en pont, par l'intermédiaire de la source de courant 23, 24, 25 et 26 commandée par la tension, un courant d'alimentation d'une inten- sité plus haute, de sorte que. la température-de la résistance 11, 11' dépendant de la température et par suite sa valeur de résistance est maintenue.à un.chiffre au moins approximativement constant. L'intensité qui passe dans le montage en pont est une mesure de la masse d'air qui passe sur la résistance 11, ll' dépendant de la température dans la direction de la flèche 56. Un signal électrique correspondant peut être prélevé entre une borne 36 et une borne 39. Pour faciliter la mise en route du dispositif de réglage, on se sert du diviseur de tension 27, 28 avec la diode 37. Quand on met en route le dispositif de réglage, il est appuyé à l'entrée inversante de l'amplificateur de réglage 15 une tension d'envison 0,5 volt qui assure la sécurité de la mise en marche de ce dispositif de réglage. En cas de fonc- tionnement normal, en revanche, la tension à l'entrée inversante de l'amplificateur de réglage 15 se situe sensiblement plus haut que cette tension d'amorçage, de sorte que la diode 37 est bloquée et que, par suite, il ne peut être exercé aucune influence sur les opérations de régulation par le diviseur de tension 27, 28. Afin de débarrasser de temps en temps, la- résistance dépendant de la température, réalisée, comme il est décrit plus loin, sous la forme d'une bande Il chaude ou d'un fil 1ll chaud, des dépôts qui se formeraient sur sa surface, on doit faire passer, après un nombre déterminé de cycles de mesure, une intensité élevée dans cette résistance 11, 11' dépendant de la température. On peut choisir comme cycle de mesures, par exemple, une durée déterminée de fonctionnement du moteur à combustion interne. On peut aussi déclancher l'opération de calcination du dépôt à chaque arrêt du système d'allumage de ce moteur. Cela s'opère quand on coupe l'interrupteur d'allu- mage. Le signal correspondant est différencié et commande la bascule monostable 33 pour la faire passer dans son étant de 248 1745 commutation instable. Pendant cette instabilité de la bascule 33 monostable, le transistor de commande 32 devient conducteur et connecte la résistance 31 en parallèle avec la résistance 14 du montage en pont. De ce fait, ce montage en pont, composé des résistances 10,11,11', 12, 13 et 14, est fortement désaccordé, et ce, dans le sens qui fait fournir au montage en pont, par l'amplificateur de réglage 15, une intensité augmentée pour la compensation de ce désaccord. Cette intensité plus élevée chauffe la résistance 11, 11' dépendant de la tempé- rature pendant la durée de l'état d'instabilité de la bascule monostable 33 à une température supérieure à la température normale defonctionnement' ce qui fait brûler les résidus qui se trouvent sur la surface de la résistance dépendant de la température. Il est apparu particulièrement avantageux que la matière qui constitue la résistance 11, 11' dépendant de la température soit du platine à structure stabilisée, car cette matière convient particulièrement bien pour être chauffée à haute température. Ce point est particulièrement important pour l'opération de brûlage des dépôts. La résistance de référence 12 sera aussi avantageusement placée dans la section d'écoulement indiquée par le cadre en traits et points 38, par exemple le tuyau d'admission du moteur à combustion interne, car alors la chaleur perdue de cette résistance de référence 12 pourra êtte évacuée par l'air qui passe dans le sens de la flèche 56. Les résistances 13 et 14 seront avantageusement réalisées sous la forme de résistances réglables, afin que l'on puisse ajuster le comporte- ment à la température du circuit de réglage. La figure 2 représente, schématiquement, une bague-sonde 40, qui peut naturellement recevoir une autre forme comportant trois points d'appui 41, 42, 43 qui s'étendent parallèlement les uns aux autres. A l'aide de ces points d'appui 41, 42 et 43, on tend la résistance dépendant de la température réalisée sous la forme de ce qu'on appelle une bande chaude 11, ou sous la forme du fil chaud 11' illustré dans les figures 6 et 7 en forme de V. La bande chaude 1l (ou le fil chaud 11') est fixée, par ses extrémités seulement, sur les deux points d'appui 41 et 42, en étant par exemple soudée ou brasée, tandis qu'elle;(ou il) passe librement sur le point d'appui 43. - 6 248174.5 La fixation de la bande chaude Il sur les points d'appui 41 et 42 se fait de préférence suivant une ligne parallèle aux points d'appui, de telle façon que cette bande 1l ne puisse se voiler ce qui aurait pour conséquence une modification de la transmission de la chaleur et par suite, de la caractéristique. Il est extrêmement important que la fixation de la bande chaude 11 ou du fil chaud 11' soit le plus possible exempte de traction et de poussée quand on doit utiliser cette bande ou ce fil par exemple comme instrument de mesure de la masse d'air dans le tuyau d'admission d'un moteur à combustion interne. L'intervalle de température dont on doit alors tenir compte se situe habituellement entre -30C et +1200C. A cela s'ajoute encore une autre modification de la température qui est condi- tionnée par le mode de fonctionnement de cette bande (11) ou de ce fil ll'. D'autre part, la bande ou le fil sera encore chauffé à une haute température, comme on l'a décrit pour brûler à l'air libre les résidus qui auraient pu se fixer sur sa surface. Cette température de courte durée entraîne aussi des modifications de la longueur de la bande ou du fil, qui pourraient provoquer des tensions de traction ou de poussée d'une importance indésirable si la fixation est rigide, et il pourrait s'en suivre que la bande 1l ou le fil ll' soient étirés d'une façon permanente et que la valeur de résistance monterait d'une façon indésirable. Comme le montre la figure 2, les points d'appui 41, 42 et 43 qui s'étendent parallèlement entre eux peuvent être recourbés en forme de crochets. Au moins les points d'appui 41, 42 qui servent à fournir le courant, sont isolés par rapport à la bague sonde 40 au point.de vue électrique, et lui sont fixés. La section centrale de la bande 1l ou ll" qui passe sur le point d'appui 43, forme ici une boucle 44, les sections de la bande 11 ou du fil 11' qui partent du point d'appui 43 étant reliées, électriquement conductrices, en 45, dans une zone o elles sont en contact entre elles, par soudage ou brasage par exemple. De ce fait la boucle 44 n'est pas parcourue par le courant et n'est pas échauffée par lui. On évite ainsi les problèmes que poserait l'évacuation indéfinie de chaleur de la bande ll ou du fil ll' vers le point d'appui 43. Suivant la figure 3, l'angle d'enroulement de la boucle 44 est inférieur à 1800. 7 2481745 Sur les surfaces exposées au souffle qui font face au courant d'air de la résistance 11, 11' dépendant de la température, se déposant pendant le fonctionnement, des poussières flottant dans l'air et il se forme des dépôts qui modifient après une petite durée de fonctionnement, la caractéristique de la sonde de mesure ce qui a pour effet de fausser les mesures, ou peut même entraîner la destruction de la résis- tance dépendant de la température. Cette résistance dépendant de la tempéra- ture Il peut être réalisée comme il est représenté dans la figure 4 à une autre échelle, sous la forme d'une bande, ayant par exemple une section transversale oblongue dont les surfaces étroites 50, 51, est ici petite par rapport à la largeur b des surfaces larges 52 de la bande chaude l0 Dans un cas particulier le rapport d: b est de 1 i 10, avec des dimensions 0,2 mm. Pour maintenir aussi faible que possible la sensibilité aux salissures de la bande chaude, cette bande est guidée dans la bague sonde 40 sur les points d'appui 41, 42, 43, de façon telle que l'une des surfaces étroites 50, 51, notamment dans le cas présent la surface étroite 50, soit montée dirigée vers le courant courant d'air 56, en servant de surface exposée au souffle, tandis que les surfaces larges 52 s'étendent essentiellement dans le sens du courant. La possibilité de salissure de la sonde est alors si fortement diminuée qu'on est assuré de la constance du signal de mesure de la sonde pendant une longue durée et que l'on peut éviter les destructions de la bande qui pourraient être provoquées par la salissure. Comme décrit plus faut, il peut se produire en raison des variations de température, des tensions dans la bande chaude 11, ou dans le fil chaud 1l', qui pourraient entraîner une extension permanente et par suite, une augmentation inadmissible de la valeur de la résistance. En outre, quand on utilise la bande 11 ou le fil 11i, comme instrument de mesure de la masse d'air, il peut également se produire, dans le véhi- cule, des forces dues par exemple à des chocs, des vibrations ou des retours d'allumage qui pourraient provoquer un dépasse.- ment de la limite d'extension de la bande ll ou du fil 11', et par suite une extension permanente et une élévation inadmissible de la valeur de la résistance. -8,2481745 Pour cette raison, suivant l'invention, comme on peut le voir dans les figures 5, 6, 7 au moins l'une des points d'appui se trouvent entre les points d'appui terminaux 41 et 42, notamment le point d'appui central 43', 43" est réalisé de façon à céder élastiquement, afin que, si des forces agissent sur la bande 1l ou sur le fil l', il empêche en s'écartant de la paroi de la bague sonde 40 et en prenant la position représentée en tirets, qu'il se produise, dans cette bande 11 ou dans ce fil 11', des tensions qui pourraient entraîner une extension permanente. On a ici avantage à fabri- quer le point d'appui 43' ou 43" en acier à ressorts. Le déplacement du point d'appui 43' ou 43" vers la paroi de la bague sonde 40 sera limité de façon appropriée par une but6e 47. Quand le point d'appui 43' ou 43" s'applique sur la butée 47, et quand la bande 11 ou le fil 11' se dilate en raison d'un fort échauffement, la boucle 44 peut facilement se soulever du point d'appuit 43' ou 43" dans la direction de la bague sonde 40 sans qu'il s'exerce une autre force de tension provoquée par le point d'appui 43' ou 43" sur la bande 11 ou le fil 11'. Les figures 6 et 7 se rapportent à l'utilisation d'un fil chaud 11' au lieu de la bande ll du dispositif décrit. Grâce à la réalisation élastique du point 43' et du point 43" d'appui, on évite tout excès de sollicitation mécanique du fil 11' ou de la bande 11 qui pourrait être la cause d'une déformation permanente de ce fil 11' ou de cette bande 11, car le point d'appui 43' ou 43" cède élastiquement avant que soit atteinte la limite d'allongement de cette bande 11 ou de ce fil 11'. 248 1745 REVENDICATIONS ) Dispositif destiné à mesurer la masse d'un fluide en écoulement, en particulier la masse d'air aspiré par un moteur à combustion interne, avec au moins une résistance dépendant de la température, dont la température et/ou la résis- tance est réglée en fonction de la masse de fluide qui passe, la grandeur de réglage constituant une dimension de mesure de la masse de fluide en écoulement, dispositif caractérisé en ce que la résistance dépendant de la température est réalisée sous la forme d'un fil (11') chaud ou d'une bande (11) et est guidée dans la section d'écoulement de l'une à l'autre de ses extrémités sur au moins trois points d'appui (41, 42, 43), et dont l'un au moins (43) est réalisé pour céder élastiquement afin d'éviter une déformation permanente du fil (11') ou de la bande (îl). 2 ) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le déplacement du point d'appui (43', 43") qui cède élastiquement est limité par une butée (47). ) Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le point d'appui (43', 43") qui cède élastiquement est placé entre les points d'appui extrêmes (41, 42) adjoints aux extrémités du fil (11') chaud ou de la bande (11) chaude.