Brevet FR2510748A1 — publié le 19830204

1.- L'invention part d'un dispositif pour mesurer le débit d'un fluide en écoulement, notamment pour mesurer le débit d'air aspiré par des moteurs à combustion interne, disposi- tif comportant un canal d'écoulement du fluide, présentant un tronçon de section rduite dans lequel débouche une canalisation de dérivation à travers laquelle s'écoule un débit de fluide se situant dans un rapport déterminé relativement au débit de fluide s'écoulant par le canal d'écoulement du fluide, canalisation de dérivation dans laquelle est disposée au moins une résistance dépendant de la température dont la température et/ou la valeur résistante est réglée en fonction du débit de fluide en écoule- ment, et dont la grandeur de réglage constitue une mesure du débit de fluide en écoulement. On cennait déjà un dispositif pour mesurer le débit d'un fluide en écoulement, pour lequel au cours de son utilisation en vue de mesurer le débit d'air aspiré par des moteurse X combustion internes les très fortes pulsations de cet air aspiré dans certains domaines de fonctionnement, aboutis- sent à fausser les signaux de mesure Ceci est notamment df à ce que dans un tronçon de section réduite, par exemple un Venturi, ou bien une buse dans la tubulure d'aspiration d'air du moteur à combustion interne, la chute de pression dans le cas deun écou- lement pulsatoire, est supéri eure à celle se produisant d X 1 S le cas d'un écoulement non pulsatoire Comme alors le débit deair s'écoulant par la canalisation de dérivation dépend de la chute de pression dans le tronçon de section réduite, des e'reurs de mesure se produisent par suite de l'influence des pulsations sur la chute de pressiot, qund le signal obtoenu 'x p-tir du débitmètre n'est pas seulement e fonotiou de la quaite d'air aspiré, mais également de l'amnittc 1 e ies pulsiationse L'invention a pour but de memédier à cos if- convénients et concerne à cet effet, un dispouitif earactérisé en ce que selon le sens de 1 ' écoulement la etion tranveale d'écoulement du tronçon de section réduite po Di O le fluide est prévue de façon qu'elle soit minimale au débouch 8 de la ca 7 nalisa- ticn de dérivation et qua'elle augmenre ensuite d'une quantité cor- respondante à la section 'arl sole de cette caliation de dérivation à son débouché, Le dispositif nflor;e à l'qinveitiozn défini ci-dessus, présente par rapport %? 7 z solutions connues, la 9 ïantage 2.- que l'effet pernicieux d'une pulsation de l'écoulement du fluide sur le résultat de la mesure, se trouve au moins fortement dimi- nué. D'autres caractéristiques de l'invention per- mettent d'envisager d'autres formes avantageuses et des amélio- rations du dispositif défini ci-dessus. L'invention va être expliquée plus en détail en se référant à des exemples de réalisation représentés de fa- çon simplifiée sur les dessins ci-joints, dans lesquels: la figure 1 est un schéma de branchement d'un dispositif pour mesurer le débit d'un fluide en écoulement la figure 2 est une représentation schéma- tique d'une installation d'injection de carburant avec -un pre- mier exemple de réalisation d'un dispositif pour mesurer le débit d'un fluide en écoulement, par exemple le débit de l'air aspiré par un moteur à combustion interne, -la figure 3 représente un second exemple de réalisation d'un dispositif pour mesurer le débit d'un fluide en écoulement, la figure 4 montre un troisième exemple de réalisation d'un dispositif pour mesurer le débit d'un fluide en écoulement. Sur la figure 1, la référence 1 désigne une section transyprsale d'écoulement, par exemple une canalisation de dérivation; telle que celle indiquée sur les figures 2 à 4, dans laquelle s'écoule, eelon le sens de la flèche 2, un fluide, par exemple une partie de l'air aspirée par un moteur à combus- tion interne Dans la section transversale d'écoulement 1 se trouve une résistance 3 dépendant de la température, par exemple une résistance à couche chaude ou bien à film chaud ou bien un fil métallique chaud, qui est parcouru par la grandeur de sor- tie d'un régulateur et qui, en même temps, délivre la grandeur d'entrée pour ce régulateur La température de la résistance 3 dépendant de la température, est réglée par le régulateur sur une valeur fixe, se situant au-dessus de la température moyenne de l'air Si la vitesse d'écoulement, c'est-à-dire la masse d'air aspirée par unité de temps, augmente, alors la résistance 3 dépendant de la température se refroidit plus fortement Ce refroidissement est répercuté à l'entrée du régulateur, si bien que celui-ci augmente sa grandeur de sortie de façon que la valeur 3.- de température prévue s'établisse à nouveau sur la résistance 3 dépendant de la température La grandeur de sortie du régula- teur règle chaque fois sur la valeur prédéterminée la tempéra- ture de la résistance 3 dépendant de la température lors des variations de la masse d'air aspirée, et constitue simultanément une mesure de cette masse d'air aspirée, qui peut 8 tre appliquée en tant que grandeur de mesure à un circuit de mesure du moteur à combustion interne pour adapter la quantité nécessaire de carburant à la masse d'air aspirée par unité de temps. La résistance 3 dépendant de la température constitue avec une résistance 4 une première branche d'un pont, sur laquelle est branchée en parallèle une seconde branche cons- tituée des deux résistances fixes 5 et 6 Entre les résistances 3 et 4, se trouve la prise 7 et entre les résistances 5 et 6, la prise 8 Les deux branches du pont sont branchées en parallè- le aurpoints 9 et 10 La tension diagonale du pont intervenant entre les prises 7 et 8, est appliquée à l'entrée d'un amplifica- teur 11, aux bornes de sortie tuquel sont raccordés les points 9 et 10, si bien que la grandeur de sortie de-cet amplificateur alimente le pont en tension ou en courant de fonctionnement* La grandeur de sortie, désignée sous la forme de grandeur de réglage US, est susceptible d'être prélevée entre les bornes 12 et 13, comme cela est indiqué sur la figure 1 La grandeur de réglage US commande par exemple le dosage du carburant néces- saire pour l'air aspiré dans un circuit de dosage de carburant, non représenté, du moteur i combustion interne la résistance 3 dépendant de la température est échauffée par le courant qui la parcourt jusqu'à une valeur pour laquelle la tension d'en- trée de l'amplificateur 11, c'est-à-dire la tension diagonale du pont, devient nulle ou bien prend une valeur prédéterminée. À partir de la sortie de l'amplificateur, un courant déterminé s'écoule alors dans le branchement en pont Si, par suite d'une modification du débit de l'air aspiré la température de la ré- sistance 3 dépendant de la température se modifie, alors la tension sur la diagonale du pont se modifie et l'amplificateur 11 règle la tension d'alimentation du pont ou bien le courant d'alimentation du pont sur une valeur pour laquelle le pont est à nouveau équilibré ou bien est désaccordé d'une façon prédéter- minée La grandeur de sortie de l'amp Y Jicateur 11# c'est-à-dire la tension de commande U constitue tout comme le courant dans 4.- la résistance 3 dépendant de la température, une mesure pour le débit d'air aspiré. Pour compenser l'influence de la température de l'air aspiré sur le résultat de la mesure, il peut être avan- tageux de prévoir dans la seconde branche du pont, une seconde résistance 14 baignée par l'air aspiré Les valeurs des résis- tances 5, 6 et 14 doivent être alors choisies de façon que la puissance perdue par la résistance 14 dépendant de la température et qui est engendrée par le courant dérivé qui la parcourt, soit suffisamment réduite pour que la température de cette résis- tance 14 ne se modifie pratiquement pas avec les modifications de la tension du pont, mais corresponde en permanence à la tem- pérature de l'air aspiré qui la baigne. Comme cela est représenté sur la figure 2, le dispositif pour mesurer le débit d'un fluide en écoulements, peut être appliqué à la commande d'une installation d'alimenta- tion en carburant pour des moteurs à combustion interne Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 2, l'air com- burant s'écoule dans la direction de la flèche, à travers un fil- tre d'air annulaire 18 disposé dans un bottier 17, dans un canal d'écoulement de fluide constitué par une tubulure d'aspiration d'air 19, à laquelle sont reliés un ou plusieurs cylindres, non représentés, d'un moteur à combustion interne à compression de mélange et à allumage séparé Au voisinage du filtre d'air 18, la tubulure d'aspiration d'air 19 présente un tronçon de section réduite 20, qui présente notamment pour l'air aspiré, une sec- tion transversale d 'écoulement évoluant en forme de Venturi. En aval de ce tronçon de section réduite 20, est disposé un or- gane d'étranglement susceptible d'être actionné à volonté et revêtant la forme d'un clapet d'étranglement 21 A partir de l'espace creux 22 à l'intérieur du filtre à air 18, une canali- sation de dérivation 1 part du tronçon de section réduite 20, l'embouchure 23 de cette canalisation de dérivation se situant à la section transversale la plus réduite 34 du tronçon 20 Dans la canalisation de dérivation 1, circule un débit d'air qui se trouve dans un rapport déterminé vis-à-vis du débit d'air s'é- coulant par la tubulure d'aspiration d'air 19 Pour déterminer le débit d'air aspiré par le moteur à combustion interne, on utilise la résistance 3 dépendant de la température, dont la température et la valeur ohmique sont réglées en fonction d 2 5 10 7 4 8 ,- débit d'air aspiré, lia section d'écoulement pour l'air aspiré est déterminée dans le tronçon de section réduite 20 par exemple par le contour dtun corps de forme 25 disposé coaxialement, qui enferme une soupape dl-J'Injection de carburant 26, lia commande de la soupape d'injectîon e carburant 26 steffectue en fonc- tion du débit d'aïr a rè ci: Vautres graveurs caractéristî- ques du fonctionnemeiy 1, du moteur à combustion interne tell-es que la température, la dç-, rotation, la chargé, loi compo- sition des gaz en c-axbvren:4 de la soupape dtinjec-;l_(;î, -t 12-16 Glef J-Pec Me par '-s'emp 1 c; par leintermédiaire -1,wlourm t 28 cs_-Viî, ,Iïdo -_ par Joli ricteur 27 le c-;,-,-rb L 12 à-_r à, d Our réservoir de le refoulle'r par Viib'l AGO-1 Tlié- diaA-reC cana-1 tni-1,-J-îr e-Ll 55 C) vere la soupape d 1 in Jetî 1, l pa 't-iv Cie la tion ei, '51 su laquelle est 32 dc 1-'n -oressicrî,,ar c LEP e- couler en retour vers le IM, 'b-olickrra de la car a 1 iqati:ni re coïncide 3 2 -.Aillent -L 3, p 1 ai de par 1:-cadre de pré 41-evé p J - e St Pr a S c-,- t section transvezoal I U-i bouch( 23, la dèr,v S_ pace vide 22 t o,: il y î 01 "o dérivations, se Ul La on, 4 cî;rre p oi 6.canalisation de dérivation à son débouché 23, de la section transversale d'écoulement dans le tronçon à section réduite 20, en aval de la section minimale d'écoulement 34, peut s'effec- tuer en continu à partir du bord amont 35 du débouché 23, jus- qu'au bord aval 36 de ce débouché ou bien s'effectuer brusque- ment directement en aval de la section minimale d'écoulement 34. ans le cas des exemples de réalisation selon les figures 3 et 4, les parties identiques exerçant une action identique à celle des figures 1 et 2, sont désignées par les mê- mes références Dans le cas de l'exemple de réalisation selon la figure -3, il est à nouveau prévu de façon correspondante à l'exemple de réalisation selon la figure 2, en aval de la section minimale d'écoulement 34 du tronçon de section réduite 20, un élargissement de la section tra veitale d'écoulement d'une quantité correspondant à la section transversale de la canalisa- tion de dérivation à son débouché 23, élar-3 gsement auquel se raccorde un tronçon 37 de la partie de sect-ion réduite 20 dans lequel en conservant la même section transversale d'écoulement qu'au bord aval 36 du débouché 23, les parois du tronçon de sec- tion réduite 20 et du corps de forme 35, s'étendent parallèlement Jusqu'à la ligne en traits-points 38. Dans le cas de 11 exemple de réalisation repré- senté sur la figure 4, le trongon de section réduite 20 est constitué par la paroi de la tubulur 3 d'aspiration 19 La sec- tion d'écoulement minimale A 34 est alors prévue au bord amont 35 du débouché 23 de la canalisation de dérivation 1, tandis qu'en aval de cette section mini Dle dèeoulere t 34, s'effectue un élargissement brusque ou biei oontlnu de la section transversale d'écoulement pour une quanbit correspondant à la section trans- versale de la canalisation de dérivation à son débouché 23 * Si dans la cainalisation de dérivation i et dans le caral 19 d'écoulemen' du fluide il existe des rétrécisse- ments de la section d'écoulement, alors, pour des amplitudes de pulsations différentes, le rapport entre les débits d'air s'é- coulant par la canalisation de dérivation 1 et par le canal 19 d'écoulement du fluide, varie de façon indésirable si bien qu'un résultat de mesure erroné est alors déterminé par l'inter- médiaire de la résistance 3 dépendant de la température De tels rétrécissements peuvent par exemple revêtir la forme de buses ou de Venturi Une atténuation d'une erreur de ce type peut 8 tre 7.- obtenue en ce qu'un tel rétrécissement dans la canalisation de dérivation 1 et/ou dans le canal 19 d'écoulement du fluide, comporte uniquement un tronçon convergent et pas de tronçons divergents C'est ainsi que par exemple la canalisation de déri- vation 1 sur la figure 4 est représentée avec un tronçon d'écou- lement se réduisant de façon continue en direction du débouché 23, tandis que le passage en aval de ce débouché 23 s'effectue sous la forme d'un élargissement par échelons. 8.- R E V E N D I CA T I O NS 1. Dispositif pour mesurer le débit d'un fluide en écoulement, notamment pour mesurer le débit d'air aspiré par des moteurs à combustion interne, dispositif compor- tant un canal d'écoulement du fluide, présentant un tronçon de section réduite dans lequel débouche une canalisation de dé- rivation à travers laquelle s'écoule un débit de fluide se situant dans un rapport déterminé relativement au débit de flui- de s'écoulant par le canal d'écoulement du fluide, canalisation 1 W de dérivation dans laquelle est disposée au moins une résistance dépendant de la température dont la température et/ou la valeur résistante est réglée en fonction du débit de fluide en écoule- ment, et dont la grandeur de réglage constitue une mesure du débit de fluide en écoulement, dispositif caractérisé en ce que selon le sens de l'écoulement, la section transversale d'é- coulement du tronçon ( 20) de section réduite pour le fluide est prévuede façon qu'elle soit minimale au débouché ( 23) de la canalisation de dérivation ( 1) et qu'elle augmente ensuite d'une quantité correspondante à la section transversale de cette canalisation de dérivation à son débouché ( 23). 2. Dispositif selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que dans le tronçon de section réduite ( 20) du canal ( 19) d'écoulement du fluide, est disposé coaxialement, un corps de forme ( 25) entouré par l'écoulement du fluide et tel que dans le sens de l'écoulement, la section d'écoulement pour le fluide se réduise jusqu'au débouché ( 23) de la canalisa- tion de dérivation ( 1) puis augmente à partir de ce débouché ( 23) d'une quantité correspondante à la section transversale de la canalisation de dérivation à son débouché ( 23). 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le corps de forme ( 25) est prévu de façon telle que l'augmentation de la section transversale d'écoule- ment pour le fluide de la quantité correspondant à la section transversale de la canalisation de dérivation à son débouché ( 23), s'effectue sur une longueur allant du bord amont ( 35) jusqu'au bord aval ( 36) du débouché ( 23) selon le sens de l'écou- lement. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le corps de forme ( 25) renferme une sou- pape ( 26) d'injection de carburant. 2 _ 510748 9.- 5. Dispositif selon l'tue q uelconque des re- vendications 3 et 4, caractérisé en ce que, en aval du débouché ( 23) de la canalisati nr de dérivations ( 1) il est pré-vu un tronçon ( 37) du cana-i ( 19) V écoulement du fluide dansleul en conservant la mêmre section d'êcou 3 ements pour le fluidev les parois du canal ( 19) d'écoulemen t du fluide et du corps de forme ( 25) s'étendent Parallèlement. caractérisé en ce que le deron' section réduite ( 20) est constitué par une évc Iationji en J Coy-î de, "ient-cr-i do La du canai ( 19) d 6 coul bnî dil tla ll àn' la zet C-ion mentll polar le fúLiide î -édiit din e ee coem juz- qu'au débouché ( 23 j de la ca Ua '_I ot-_în de é 1 yo ()e augmente à atz de cet I'_-i 1 _ll_Àil a c -iston d i 5 déri-vition ( 1) d I uan in%%ïoto tae ver'sale dla arstcn b 'o uo ( 2) arct e 'Le 'n de I Uin O 1 f 12iÄt 3r, " * c *, 2 er: î d Aboe a W nc pr O cl 2 vt