Brevet FR2512548A1 — publié le 19830311

1.- "PROCEDE ET DISPOSITIF POUR MESURER LA QUANTITE D'UN FLUIDE S'ECOULANT PAR PULSATIONS DANS UNE SECTION TRANSVERS ALE D'ECOULEMENT". L'invention part d'un procédé pour mesurer la quan- tité d'un fluide s'écoulant par pulsations dans une section transversale d'écoulement, notamment pour mesurer la quantité d'air aspirée par les moteurs à combustion interne, avec au moins une résistance de mesure dépendant de la température dis- posée dans la section d'écoulement, résistance dont la tempéra- ture et/ou la valeur est réglée en fonction de la quantité s'é- coulant. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé. On connait déjà un procédé et un dispositif dans lesquels le signal de mesure correspondant à la quantité d'air aspirée par un moteur à combustion interne, comporte une erreur provenant de ce que le dispositif détermine également la quan- tité d'air qui, en raison de la pulsation, s'écoule en retour dans la tubulure d'aspiration du moteur à combustion interne, L'invention a pour but de remédier à cet inconvé- nient et concerne, à cet effet, un procédé caractérisé en ce que le signal de mesure représentant la quantité de fluide s'é- coulant, est susceptible d'être influencé en fonction du sens de l'écoulement au moyen d'un indicateur de sens d'écoulement. Le procédé conforme à l'invention pour mesurer la quantité d'un fluide s'écoulant par pulsations dans une 2.- section transversale d'écoulement et qui est défini ci-dessus, présente par rapport aux solutions connues l'avantage que la quantité de fluide s'écoulant dans la direction d'écoulement souhaitée est correctement déterminée et que les erreurs du signal de mesure par suite de l'inversion de l'écoulement, se trouvent supprimées. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé, dispositif caractérisé en ce que l'indicateur de sens d'écoulement comporte une première résis- tance d'indication dépendant de la température, qui est disposée contre un support et dont la valeur est détectée par un branche- ment de mesure de résistance et est comparée avec la valeur d'une résistance dépendant de la température, disposée dans le sens de l'écoulement à une certaine distance de la première ré- sistance d'indication, la différence des valeurs de résistances ainsi déterminée étant utilisée pour influencer le signal de mesure. Le dispositif défini ci-dessus présente par rap- port aux solutions connues l'avantage qu'avec des moyens simples, on peut obtenir un signal de mesure qui ne comporte aucune er- reur du fait d'une inversion de l'écoulement. D'autres caractéristiques de l'invention permet- tent d'envisager d'autres formes avantageuses et des améliora- tions du procédé et du dispositif définis ci-dessus. L'invention va être maintenant décrite plus en détail en se référant à un exemple de réalisation représenté de façon simplifiée sur les dessins cijoints, dans lesquels: la figure 1 est un schéma de branchement d'un dispositif pour mesurer la quantité d'un fluide en écoulement, la figure 2 est une coupe longitudinale d'un dispositif pour mesurer la quantité d'un fluide en écoulement, la figure 3 est le schéma d'un branchement pour corriger le signal de mesure dans le cas d'un écoulement présen- tant des pulsations. Sur la figure 1, est représentée une section trans- 3.- versale d'écoulement, par exemple une tubulure d'aspiration d'air d'un moteur à combustion interne, non représentéS à tra- vers laquelle s'écoule dans la direction de la flèche 2, un fluide, par exemple l'air aspiré par le moteur à combustion in- terne Dans la section transversale d'écoulement 1, se trouve une résistance de mesure 3 dépendant de la température, par exemple une résistance à couches chaudes ou bien à films chauds, ou bien un fil métallique chauffé, parcouru par la grandeur de sortie d'un régulateur et qui délivre en m 9 me temps la grandeur d'entrée pour ce régulateur La température de la résistance de mesure 3, dépendant de la température, est réglée par le ré- gulateur sur une valeur fixe qui se situe au-dessus de la tempé- rature moyenne de l'air Si maintenant, la vitesse d'écoulement, c'est-àdire la quantité de fluide aspirée par unité de temps, augmente, alors la résistance de mesure 3 dépendant de la tempé- rature se refroidit 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 de température réglée s'établisse à nouveau sur la résistance de mesure 3 dépendant de la température la grandeur de sortie du régulateur règle chaque fois sur la valeur prédéterminée, la température de la résistance de mesure 3 dépendant de la température lors des mo- difications de la quantité de fluide aspirée, et constitue en même temps, une mesure de cette quantité de fluide aspirée, si bien que cette grandeur de sortie du régulateur peut être ap- pliquée en tant que signal de mesure, par exemple à un circuit de mesure d'un moteur à combustion interne pour adapter la quan- tité de carburant nécessaire à la quantité d'air aspirée par unité de temps. La résistance de mesure 3 dépendant de la tempé- rature est disposée dans un montage en pont et constitue avec une résistance 4 une première branche du pont sur laquelle est branchée en parallèle, une seconde branche du pont constituée de 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. 4.- Les deux branches du pont sont branchées en parallèle sur les points 9 et 10 La tension diagonale apparaissant entre les points 7 et 8 du pont est appliquée à l'entrée d'un amplifica- teur 11, aux bornes de sortie duquel 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 comme grandeur de réglage Us est susceptible d'tre prélevée entre les bornes 12 et 13, com- me cela est indiqué sur la figure 1. La résistance de mesure 3 dépendant de la tem- pérature est échauffée par le courant qui la parcourt jusqu'à une valeur pour laquelle la tension d'entrée de l'amplificateur 11, à savoir la tension diagonale du pont, devient nulle ou bien prend une valeur prédéterminée A partir de la sortie de l'am- plificateur, un courant électrique déterminé circule dans le branchement 11 Si par suite des modifications des quantités de fluide s'écoulant, la température de la-résistance de mesure 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 ou le courant d'alimentation du pont, à une valeur pour laquelle le pont est à nouveau équilibré ou bien désaccordé d'une manière prédéterminée La grandeur de sortie de l'amplificateur 11, à savoir la tension de commande ÈU, constitue, tout comme le courant dans la résistance de me- sure 3 dépendant de la température, un signal de mesure pour la quantité de fluide s'écoulant, par exemple pour la quantité d'air aspirée par un moteur à combustion interne. Pour compenser l'influence de la température du fluide sur le résultat de la mesure, il peut être avantageux de brancher dans la seconde branche du pont, une seconde résis- tance 14 baignée par le fluide les grandeurs des résistances , 6 et 14 doivent être alors choisies de façon que la puissance perdue par la résistance 14 dépendant de la température, et qui est provoquée par le courant dérivé qui la parcourt, soit suf- fisamment réduite pour que la température de cette résistance 5.- 14 ne varie pratiquement pas avec les variations de la tension du pont, mais corresponde constamment à la température du fluide qui baigne cette résistance. Un exemple de réalisation d'un dispositif pour mesurer la quantité d'un fluide s'écoulant est représenté sur la figure 2, pour obtenir un écoulement aussi stable que possi- ble sous la forme d'un écoulement à fentes laminaires sans inter- ruption, sur un voile 22 dans la section transversale d Sécou- lement 1 est disposée une structure à fentes 23 avec une résis- tance à l'écoulement aussi réduite que possible, cette structure comportant une fente étroite 24 parallèle à l'écoulement, dans laquelle règne un écoulement laminaire sems interruption Dans la fente 24, est disposé un support 25 en forme de plaques, de façon que des deux c 8 tés de ce support 25, on ait des fentes partielles 26 et 27 dans lesquelles règne respectivement un écoulement à fentes laminaires L'extrémité 28 dirigée dans le sens inverse de l'écoulement 2 du support 25, ainsi que l'ex- trémité 29 de ce support dirigé dans le sens du courant, sont de préférence arrondies Parallèlement à la fente 24, la résis- tance de mesure 3 dépendant de la température, est rapportée sur le support 25, par exemple sous la forme d'une résistance à couches ou bien d'tme résistance à films La résistance de mesure 3 peut être rapportée soit des deux côtés du support 25, soit seulement sur l'un des c 8 tés, par exemple sur celui tourné vers la fente 27, tandis que sur l'autre côté du support 25 tourné vers la fente 26, peut 9 tre rapportée la résistance 14. En amont de la résistance de mesure 3, et à l'extrémité 28 orientée dans le sens contraire du courant du support 25, est disposée une première résistance d'indication dépendant de la température qui est électriquement isolde par rapport à la ré- sistance de mesure 3, tandis que, en aval de la résistance de mesure 3, et isolée électriquement de celle-ci, est disposée à l'extrémité 29 orientée dans le sens du courant du support 25, une seconde résistance d'indication 32 dépendant de la tempé- rature Les résistances d'indication 31, 32, sont de préférence 6.réalisées sous la forme de couches ou de films résistants, et disposées à une certaine distance l'une de l'autre dans le sens de l'écoulement Entre les résistances d'indication 31, 32 et la résistance de mesure 3, ou bien la résistance 14, des pièces isolantes 33 sont prévues. Comme la résistance de mesure 3 dépendant de la température, les résistances d'indication 31, 32 dépendant de la température, sont réglées sur une valeur déterminée de la température A cet effet, on utilise respectivement un circuit de mesure de résistances et de réglage, tel que celui représen- té sur la figure 3 Ia première résistance d'indication 31 fait partie d'un branchement de mesure de résistance 34 et la seconde résistance d'indication 32, fait partie d'un branchement de me- sure de résistance 35 Des branchements de mesure de résistance 34, 35 sont par exemple analysés sous la forme de branchements en pont et agissent de façon identique à celle qui a été déjà décrite pour la résistance de mesure 3 sur la figure 1 Non seu- lement les résistances d'indication 31, 32, mais également les branchements de mesure de résistance 34, 35 sont dimensionnés de façon identique C'est ainsi que dans chaque branchement 34, de mesure de résistance, et dans la même branche du pont que les résistances d'indication 31, 32, est prévue une résis- tance 36 et dans l'autre branche du pont une résistance 37 et une résistance 38 La tension diagonale apparaissant entre les points 39, 40 de chaque pont 34, 35, est appliquée à l'entrée d'un amplificateur respectif 41 dont la grandeur de sortie ali- mente chaque pont 34, 35 en 42 avec une tension de fonctionne- ment ou bien avec un courant de fonctionnement, et ceci de fa- çon telle que les résistances d'indication 31, 32 sont échauf- fées par le courant qui les traverse jusqu'à une valeur pour laquelle la tension d'entrée aux amplificateurs 41, c'est-à- dire la tension diagonale du pont, devient nulle ou bien prend une valeur prédéterminée Si la quantité de fluide s'écoulant se modifie, alors la température des résistances d'indication 31, 32 dépendantes de la température, varie également, grâce 7.- à quoi, la tension sur la diagonale du pont se modifie et l'am- plificateur 41 modifie la tension d'alimentation du pont ou bien le courant d'alimentation du pont à une valeur pour la- quelle les ponts 34, 35 sont à nouveau équilibrés ou bien désaccordés de façon connue. Conformément à la donnée physique selon laquelle sur une structure balayée transversalement par le courant, et pour une couche limite laminaire, une transmission de chaleur plus importante dans le fluide qui s'écoule a lieu à leextrê- mité orientée dans le sens contraire à l'écoulement de la struc- ture ainsi baignée par le courants qu'à l'extrémité de cette structure orientée dans le sens de l'écoulement, les résistances d'indication 31, 32 disposées conformément à ltirnvention à une certaine distance l'une de l'autre dans le sens du couran s présentent des valeurs x y différentes, qui sont captées con- formément à l'invention, introduites dans un étage de comparai- son 44 A la sortie de cet étage de comparaison 44, est placé un étage d'interrogation 45 qui interroge la différence x y des valeurs des résistances d'indication 31, 32 t et à la suite duquel est branché un étage de correction 46, par exemple avec une fonction de commutation L'étage de correction 46 se sit e également à la sortie de l'amplificateur 11 i qui délivre le signal de mesure US correspondant à la quantité de fluide s'é- coulant, et d'autre part, l'étage de correction 46 se situe à l'entrée d'un appareil de commande électronique 47, qui fait par exemple partie d'une installation électronique d'injection de carburant, et qui commande des soupapes électro-magnétiques 48 d'injection de carburant Si maintenant le dispositif con- forme à l'invention pour mesurer la quantité d'un fluide stécou- lant, est disposé dans un écoulement par pulsations par exemple dans la tubulure d'aspiration d'air d'un moteur à combustion interne, alors, lors d'une inversion de l'écoulement, la diffé- rence x y des valeurs de résistance des résistances d'indica- tion 31, 32, se modifie également car maintenant une transmis- sion de chaleur plus élevée a lieu eur la seconde résistance 8.- d'indication 32 que sur la premièere résistance d'indication 31. Cette modification de la différence des valeurs de résistance x y des résistances d'indication 31, 32 est utilisée confor- mément au procédé selon la présente invention, pour influencer le signal de mesure à la sortie de l'amplificateur 11 de façon telle qu'en cas d'un sens d'écoulement du fluide opposé au sens d'écoulement souhaité 2, le signal de mesure soit supprimé. L'étage de correction 46 ne devra alors, lorsque le sens de l'écoulement est inverse de celui souhaité, ne laisser parvenir aucun signal de mesure à l'appareil électronique de commande 47, tandis que lors d'un écoulement du fluide dans le sens d'écou- lement souhaité 2, l'étage de correction laisse passer le signal de mesure sans modification Jusqu'à l'appareil électronique de commande 47. L'invention n'est pas limitée de façon exclusive au procédé représenté et décrit, ou bien à l'exemple de réalisa- tion représenté d'un dispositif pour mesurer la quantité d'un fluide en écoulement Au contraire, la différence des valeurs de résistance de la résistance de mesure 3 et de la première résistance d'indication 31 ou de la seconde résistance d'indica- tion 32, peut également servir par exemple à détecter de façon appropriée le sens d'écoulement du fluide dans le cas d'un écoulement pulsatoire et à influencer le signal de mesure de façon appropriée le procédé et le dispositif conformes à l'invention, permettent également, dans le cas d'un écoulement pulsatoire, la détermination d'un signal de mesure correct de la quantité de fluide qui s'écoule, sans une quote-part erronée résultant de la pulsation. 9 e- REVE NDI C A T I ONS 1 Procédé pour mresurer la quantité d' N f 27 ide s'écoulant par pulsations dans une section transversale dlo Ll- lement, notamment pour mesurer la quantité d V air aspirée par les moteurs à combustion interne, avec au moins une résistance de mesure dépendant de la température disposée dans la section d'écoulement, résistance dont la température et/ou la valeur est réglée en fonction de la quantité s' éco,lant, procédé carac- térisé en ce que le signal de resu'o (US) représentant la quwi- tité de fluide stécoulant est susceptible dî'ere ifluencé en fonction du sens de l'écoulement au moyen d'un indicateur de sens d'écoulement ( 31, 32). 2. Procédé selon la revendication it, caractérisé en ce que l'indicateur de sens d 'coulement comporte au moins une première résistance d'indication ( 31) dépendant de la tempé_ rature, par laquelle le résultat (US) de la mesure est suscepti- ble d'être influencé. 3. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'influence sur le signal de mesure (US) s'exerce en fonction de la différence entre la valeur de la premiere ré- sistance d'indication ( 31) et la valeur d'une résistance ( 3, 32) dépendant de la température, disposée dans le sens de l'écoule- ment à une certaine distance de la première résistance d'in-dîca- tion ( 31). 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'au moins la première résistance d'indication ( 31) est disposée contre un support ( 25) et que l'influence sur le signal de mesure (US) s'exerce en fonction de la différence entre la valeur de la première résistance d'indication ( 31) et la valeur de la résistance de mesure ( 3). 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la première résistance d'indication ( 31) ainsi qu'une seconde résistance d'indication ( 32) sont disposées dans le sens de l'écoulement du fluide, à une certaine distance l'une de l'autre et en étant électriquement isolées l'lune par rapport à l'autre, contre un support ( 25), l'influence sur le signal de 10.- mesure (US) s'exerçant en fonction de la différence entre les valeurs de la première résistance d'indication ( 31) et de la seconde résistance d'indication ( 32). 6. Procédé selon l'une qu elconque des revendica- tions 2 à 5, caractérisé en ce que l'influence sur le signal de mesure (Us) s'exerce de façon telle que pour une différence des valeurs des résistances caractérisant un sens de l'écoulement inverse du sens d'écoulement ( 2) souhaité pour le fluide, le signal de mesure (US) est supprimé. 7 Procddé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 6, caractérisé en ce que la résistance de mesure ( 3) et les résistances d'indication ( 31, 32) sont des résistances à couches. 8. Dispositif pour la mise en oeuvre d'un procéddé pour mesurer laà quantité d'un fluide s'écoulant par pulsations dans une section transversale d'écoulement selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 7, dispositif caractérisé en ce que l'indicateur de sens d'écoulement comporte une première résistan- ce d'indication ( 31) dépendant de la température, qui est dis- posée contre un support ( 25), et dont la valeur est détectde par un branchement de mesure de résistance ( 34) et est comparée avec la valeur d'une résistance ( 3, 32) dépendant de la température, disposde dans le sens de l'écoulement à une certaine distance de la première résistance d'indication ( 31), la différence des valeurs de résistancesainsi déterminée étant utilisée pour in- fluencer le signal de mesure (Us). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractéri- sé en ce que la valeur de la première résistance d 'indication ( 31) est comparée avec la valeur de la résistance de mesure ( 3), le signal de mesure (US) étant susceptible d'Otre influencé par la différence entre ces deux valeurs de résistances. 10. Dispositif selon la revendication 8, caract 6- risé en ce que, à une certaine distance dans le sens de l'écou- lement par rapport à la première résistance d'indication ( 31) et en étant électriquement isolde par rapport à celle-ci, une 11.- seconde résistance d'indication ( 32) dépendant de la température est disposée contre un support ( 25), la valeur de chacune de ces résistances d'indication ( 31, 32) étant détectée par un bran- chement respectif ( 34, 35) de mesure de résistance et la diffé- rence des valeurs ainsi mesurées étant utilisée pour influencer le signal de mesure (US). 11. Dispositif selon l'urne quelconque des reven- dications 8 à 10, caractérisé en ce que, en étant lectricquement isolées les unes des autres, et à une certaine distance les snes des autres, une résistance de mesure ( 3) ainsi quuine première résistance d'indication ( 31 i et une secorid e résistance Vindica- tion ( 32) sont disposées contre un support ( 25). 12. Dispositif selon la revendication 11 c carac- térisé en ce que la première résistance d 'indication ( 31) est disposée en amont de la résistance de mesutre ( 3) à l'extrémité ( 28), orientée en sens inverse de l'écoulement, du support ( 25) tandis que la seconde résistance d'indication ( 32) est disposée en aval de la résistance de mesure ( 3) à le' extrémité ( 29), orientée dans le sens de l'écoulement, du support ( 25). 13 Dispositif selon la revendication 12, carac- térisé en ce que la première résistance d'idication ( 31) ainsi que la seconde résistance d'indication ( 32) sont dimensionnées de façon identiques les valeurs de cette première résistance d'indication ( 31) et de cette seconde résistance d'indication ( 32) étant chacune détectée par un branchement respectif ( 34 p ) de mesure de résistance, et appliquée à un étage de compa- raison ( 44), le signal de mesure (Us) étant susceptible d'être influencé par la différence ainsi déterminée entre les deux valeurs de résistances 14 Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 8 à 13, caractérisé en ce que l'influence sur le signal de mesure (US) s'exerce de façon que pour une différence des valeurs de résistances caractérisant un sens d'écoulement opposé au sens d'écoulement souhaité ( 2) du fluide, le signal de me- sure (US) est supprimé. 12 - 15. Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 8 à 14, caractérisé en ce que la résistance de mesure ( 3) et les résistances d'indication ( 31, 32) sont des résistances à couches.