Brevet FR2527330A1 — publié le 19831125

Procédé pour mesurer la masse d'air pulsatoire aspirée par un moteur à combustion interne ". L'invention a pour objet un procédé pour mesurer la masse d'air pulsatoire aspirée par un moteur à combustion interne dans une section dlécoulement au moyen d'un organe de mesure de débit fournissant une va- leur de mesure de débit associée à une valeur de débit de la masse d'air, et pour corriger la valeur de mesure de débit en cas d'écoulement en retour. On connait déjà des débitmètres massiques d'air à filament chauffant ou à film chaud Lors de la mise en application de ces débitmètres pour la mesure de la masse d'air aspirée par des moteurs à combustion in- terne, la valeur de débit fournie par l'organe de mesure de débit est faussée par des pulsations très fortes de l'air aspiré qui se produisent dans certains domaines de fonctionnement du moteur à combustion interne, notamment lorsque le papillon d'étranglement est presque ouvert et sensiblement à partir de la masse d'air aspirée maximale moyenne pour une vitesse de rotation donnée De telles erreurs du signal de mesure de débit proviennent princi- palement des inversions de l'écoulement qui se produisent dans ces domaines de fonctionnement et qui ne sont pas détectées en ta-nt que telles par l'organe de mesure de débit Il en résulte que la masse de fluide qui s'écoule en retour n'est pas retranchée de la valeur de mesure de débit, mais ajoutée encore à celle-ci. L'invention a pour but d'éviter cet incon- vénient et concerne à cet effet un procédé du type ci- dessus caractérisé en ce qu'on détermine, en fonction de la vitesse de rotation du moteur à combustion interne, une valeur de référence supérieure au-dessus de laquelle un écoulement de l'air en retour a lieu, en ce qu'on com- pare la valeur de mesure de débit effective fournie par l'organe de mesure de débit avec la valeur de référence supérieure, une durée commençant à s'écouler lorsque la valeur de référence supérieure est atteinte par la valeur de mesure de débit effective, cette durée se terminant lorsque la valeur de mesure de débit effective est redes- cendue à la valeur de référence supérieure, et en ce qu'on met la durée en mémoire et qu'on la reprend pour corrigerla valeur de mesure de débit en cas d'écoulement en retour. Par rapport aux procédés connus, le procédé conforme à l'invention a pour avantage que les erreurs résultant de l'écoulement en retour de la masse d'air peuvent être corrigées. Des dispositions indiquées dans la suite permettent d'obtenir des modes de réalisation avantageux et des perfectionnements du procédé conforme à l'inven- tion. Il est particulièrement avantageux d'in- verser la polarité de la valeur de mesure de débit pendant la durée de l'écoulement en retour. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés repré- sentant un exemple de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels: la figure 1 est un schéma d'une installa- tion pour mesurer la masse de l'air aspiré par un moteur à combustion interne et pour corriger la valeur de mesure de débit en cas d'écoulement en retbur la figure 2 est un graphique représentant les variations de la valeur du débit Q de la masse d'air pulsatoire en fonction du temps t; la figure 3 est un graphique représentant la caractéristique d'un organe de mesure de débit ther- mique à l'aide des variations de la valeur de mesure de débit U en fonction de la valeur du débit Q de la masse d'air la figure 4 est un graphique montrant la relation entre la masse d'air aspirée Q et la vitesse de rotation N du moteur à combustion interne la figure 5 est un graphique représentant les variations de la valeur de mesure de débit U déter- s minée par l'organe de mesure de débit en fonction du temps t. Sur la figure 1, on a désigné par 1 une section d'écoulement, par exemple une tubulure d'admis- sion d'un moteur à combustion interne 18, à travers la- quelle s'écoule, dans le sens de la flèche 2, un fluide, par exemple l'air aspiré par le moteur à combustion in- terne Dans la section d'écoulement 1 est disposée une résistance de mesure 3 fonction de la température et cons- tituant, par exemple, une partie d'un organe de mesure de débit La résistance de mesure 3 est constituée, par exemple, par une couche chaude, une résistance à fil chaud ou un film chauffant, cette résistance étant tra- versée par la grandeur de sortie d'un régulateur et four- nissant simultanément la grandeur d'entrée destinée au régulateur La température de la résistance de mesure 3 fonction de la température est réglée par le régulateur à une valeur fixe supérieure à la température moyenne de l'air Si maintenant la vitesse d'écoulement augmente, c'est-àdire si la masse d'air s'écoulant par unité de temps croit suivant une valeur de débit Q, la résistance de mesure 3 fonction de la température se refroidit plus fortement Ce refroidissement est transmis à l'entrée du régulateur, de sorte que celui-ci augmente sa grandeur de sortie pour que la valeur de température fixée soit réta- blie sur la résistance de mesure 3 fonction de la tempé- rature La grandeur de sortie du régulateur règle la tem- pérature de la résistance de mesure 3 fonction de la tem- pérature, lors des variations de la valeur de débit Q de l'air, à la valeur prédéterminée et établit en même temps une mesure de la masse d'air aspirée Cette mesure peut être envoyée, sous forme de valeur de débit de mesure U, par exemple à un circuit de dosage du moteur à combustion interne 18 pour adapter la masse de carburant requise à la masse d'air aspirée par unité de temps. La résistance de mesure 3 fonction de la température est disposée dans un montage de mesure à ré- sistances, par exemple dans un montage en pont et cons- titue, conjointement avec une résistance 4, une première branche de pont avec laquelle est branchée en parallèle une seconde branche de pont, formée par les deux résis- tances fixes 5 et 6 Entre les résistances 3 et 4 se trouve le point de prise 7 et entre les résistances 5 et 6 se trouve le point de prise 8 Les deux branches du pont sont branchées en parallèle aux points 9 et 10 La tension diagonale du pont, apparaissant entre les points 7 et 8, est envoyée à l'entrée d'un amplificateur 11 dont les bornes de sortie sont raccordées aux points 9 et 10. Ainsi, sa grandeur de sortie alimente le pont avec la tension de service ou bien le courant de service La valeur de mesure de débit U, servant en même temps de grandeur de réglage, peut être prélevée entre les bornes 12 et 13, comme cela est indiqué sur la figure 1. La résistance de mesure 3 fonction de la température est chauffée par le courant qui la traverse jusqu'à une certaine valeur pour laquelle la tension d'entrée de l'amplificateur 11, c'est-à-dire la tension diagonale de pont, est nulle ou prend une valeur prédéter- minée Un courant déterminé passe alors dans le montage en pont à partir de la sortie de l'amplificateur Si la température de la résistance de mesure 3, fonction de la température, varie par suite des variations de masse Q de l'air en écoulement, la tension régnant sur la diago- nale du pont varie et l'amplificateur 11 règle la tension d'alimentation du pont ou le courant du pont à une valeur pour laquelle le pont est rééquilibré ou déséquilibré de façon prédéterminée La grandeur de sortie de l'amplifi- cateur 11, c'est-à-dire la grandeur de réglage U 5, cons- titue, de même que le courant passant dans la résistance de mesure 3 fonction de la température, une valeur du débit de la masse d'air aspirée par le moteur à combus- tion interne. Pour compenser l'influence de la tempéra- ture de l'air sur la valeur de mesure de débit, il peut être judicieux de brancher dans la seconde branche du pont une seconde résistance 14 fonction de la températu- re, cette résistance étant balayée par l'air Il y a lieu de choisir alors les valeurs des résistances 5, 6 et 14 de manière que la puissance des pertes produites dans la résistance 14, fonction de la température, par le courant de branche qui la traverse, soit suffisamment faible pour que la température de cette résistance 14 ne varie pratiquement pas en cas de variations de la tension du pont, mais corresponde constamment à la température de l'air qui la balaye. La figure 2 représente les variations en fonction du temps de la valeur de débit Q d'une masse d'air pulsatoire, par exemple de la masse d'air aspirée par le moteur à combustion interne 18 Cette allure de variation du courant pulsatoire est sinusoïdale dans le cas idéal Sur la figure 2, on a représenté en a la cour- be de variation d'un écoulement pulsatoire dans lequel il ne se produit pas d'inversion d'écoulement En b, on a représenté en trait interrompu la courbe de variation d'un écoulement pulsatoire dans lequel il se produit une inversion d'écoulement, comme cela est indiqué sur la figure 1 par les flèches 16 Les organes de mesure de débit tels que, par exemple, les organes de mesure de débit thermiques, qui ne détectent pas le sens d'écoule- ment du milieu en écoulement, présentent une erreur de mesure en cas d'inversion d'écoulement, car la masse de fluide s'écoulant-en retour n'est pas retranchée de la valeur de mesure de débit, mais à nouveau ajoutée à cette valeur La figure 3 représente la caractéristique d'un organe de mesure de débit thermique suivant la f I- gure -1 La caractéristique présente une forte pente dans le domaine des faibles valeurs de Q, ce qui correspond à de grandes variations de la valeur de mesure de débit Us, tandis que pour les grandes valeurs de débit Q, la caractéristique présente une allure de croissance plus aplatie A une valeur de débit nulle est alors associée une valeur de mesure de débit Uso correspondant, par exemple, à une tension de 1,5 V. Une inversion du sens de l'écoulement de l'air aspiré par le moteur à combustion interne, en d'au- tres termes un écoulement en retour, n'a lieu dans la tubulure d'admission d'un moteur à combustion interne que si le papillon d'étranglement 19 (voir figure 1) est presque complètement ouvert, c'est-à-dire à pleine char- ge Autrement dit, cela n'a lieu qu'au voisinage de la valeur de mesure de débit moyenne maximale Q pour une \,itesse de rotation donnée N du moteur à combustion in- terne Conformément à la figure 4, une relation linéaire correspondant à la ligne droite e existe entre la masse d'air moyenne maximale et la vitesse de rotation N à pleine charge Il en résulte que pour la valeur de- débit moyenne maximale Qmv à pleine charge, on a Qmv k n. k étant un facteur constant donné par la pente de la ligne droite e Etant donné que la valeur de mesure de débit effective varie symétriquement par rapport à sa valeur moyenne, il se produit toujours un écoulement en retour de la masse d'air pulsatoire, lorsque la valeur de mesure de débit effectuve Us, fournie par l'organe de mesure de débit, dépasse une valeur de référence supé- rieure Uor (voir figure 5) correspondant au double de la valeur de débit moyenne maximale Qmv' c'est-à-dire 2 Q Mv. Sur la figure 4, on a représenté en f la ligne droite représentant les variations de la double valeur de débit 2 Q en fonction de la vitesse de rotation n Pour des mv valeurs de débit Q situées au-dessous de la ligne f dans le sens de la flèche 20, il ne se produit donc aucun écoulement en retour dans un écoulement pulsatoire, tandis que pour des valeurs de débit Q situées au-dessus de la ligne f dans le sens de la flèche 21, il se produit une inversion de l'écoulement Conformément à l'invention, on détermine donc pour chaque moteur à combustion interne le tracé de caractéristique e, en associant la valeur de débit moyenne maximale Q mv à la vitesse de rotation N à- pleine charge et on double la valeur de débit Qmv* La valeur de référence supérieure Uor correspondant à la valeur de débit moyenne maximale doublée 2 QMV est alors mi-se en mémoire dans un appareil de commande électroni- que 29 (voir figure 1) Dans cet appareil, on introduit - également en tant que signaux électriques, entre autres, la vitesse de rotation N du moteur à combustion interne 18 et la valeur de mesure de débit Us de l'organe de mesure de débit. On a représenté sur la figure 5 à titre d'exemple la courbe des variations en fonction du temps de la valeur de mesure de débit effective Us fournie par l'organe de mesure de débit Si la valeur de mesure de débit effective Us fournie par l'organe de mesure de débit dépasse, comme mentionné précédemment, la valeur de référence supérieure Uor, il se produit un écoulement pulsatoire avec inversion d'écoulement L'inversion d'écoulement a alors lieu entre les points A et B qui correspondent respectivement à une valeur de mesure de débit minimale U smin. Etant donné que sans moyens auxiliaires supplémentaires, l'organe de débit ne détecte pas, pen- dant la durée correspondant à la partie de courbe A-F-B, qu'une masse d'air s'écoule en opposition à la direction d'admission 2 proprement dite, cette masse d'air, ca- ractérisée par la partie de courbe A-F-B, est, par erreur, ajoutée au lieu d'être retranchée L'organe de mesure'd'air indiqué donc une masse d'air aspirée supé- rieure à celle qu'a été effectivement aspirée par le moteur à combustion interne Cela signifie que la quan- tité de carburant affectée par l'appareil de commande électronique 29 à la masse d'air dont la mesure est trop grande, conduit à un mélange de carburant et d'air trop riche Au moins une soupape d'injection de carburant 30 est, par exemnle, commandée par l'appareil de commande électronique 29 Pour éviter cette erreur, il est prévu conformément à l'invention que, par exemple dans l'appa- reil de commande électronique 29, une durée tr commence à s'écouler dès que la valeur de mesure de débit effec- tive Us atteint au point E la valeur de référence supé- s rieure Uor et que cette durée tr se termine lorsque la valeur de mesure de débit effective Us s'est abaissée au point C au niveau de la valeur de référence supérieu- re Uor après être passée par une valeur dé débit effec- tive maximale Usmax au point D Comme le montre le tracé de la courbe, la durée tr qui correspond à la durée pour l'écoulement en retour, peut être déterminée très exacte- ment entre les points E et C La durée t peut être mise en mémoire dans l'appareil de commande électronique 29. Après avoir été déterminée, cette durée tr va maintenant servir, conformément à l'invention, à corriger la valeur de mesure de débit Us en cas d'écoulement en retour. Cela peut avoir lieu, par exemple, en ce que la polarité de la valeur de mesure de débit effective Us est inver- sée lorsque cette valeur de mesure de débit effective Us s'est abaissée à une valeur de référence inférieure dé- terminée Uur' au point A' La valeur de référence infé- rieure Uur doit être choisie de manière que lorsqu'elle est atteinte par la valeur de mesure de débit effective U 5, une inversion d'écoulement se produise sûrement En tant que valeur de référence inférieure Uur, on peut aussi se servir de la valeur de mesure de débit minimale effective U smin' Lorsqu'on atteint le point A' ou le point A, la durée en mémoire tr commence à s'écouler Au r plus tard après l'écoulement de la durée tr, à partir du point A ou du point A', l'inversion de polarité est ter- minée Si la valeur de mesure de débit effective s'abaisse au-dessous de la valeur de référence inférieu- re Ut ou de la valeur de mesure de débit minimale effec- Ur tive Usmin même avant l'écoulement de la durée t, con- formément aux points B' ou B, l'inversion de polarité de la valeur de mesure de début Us est également terminée avant l'écoulement de la durée t, à savoir lorsqu'on atteint le point B' ou le point B. Suivant un autre mode de réalisation, la fin de l'inversion de polarité peut aussi être provoquée en déterminant, à partir de la vitesse de rotation N du moteur à combustion interne 18, la durée de vibration tp de l'air pulsatoire et en rendant l'inversion de pola- rité de la valeur de mesure de débit effective Us dépen- dante de l'écoulement de la demi-durée de vibration t /2 p depuis l'abaissement de la valeur de mesure de débit effective Us à la valeur de référence supérieure Uor c'est-à-dire depuis le point C La durée de %ibration tp de la masse d'air pulsatoire est déterminée à partir de la vitesse de rotation N d'un moteur à combustion inter- ne à quatre temps et à quatre cylindres comme étant éga- le à tp = 1/2 n. Suivant un autre mode de réalisation la fin de 1 inversion de polarité de la valeur de mesure de débit effective U avant l'écoulement de la durée t comp- s r tée à partir du point A ou du point A ' peut aussi avoir lieu lorsque, depuis la valeur de mesure de débit effec- tive maximale bsmax au point D, il s'est écoulé un temps (t r + tp)12 correspondant à la moitié de la somme de la durée tr pour l'écoulement en retour et de la durée de vibration t p Suivant un autre mode de réalisation, l'in- version de polarité de la valeur de mesure de débit effec- tive Us, qui a commencé au point A ou au point A', peut se terminer avant que soit atteinte la durée tr commen- çant en ces points, lorsque s'est écoulé, depuis que la valeur de référence supérieure Uor a été atteinte au point E par la valeur de mesure de débit effective Us, un temps (tf + t)12 correspondant à la somme de la durée tr pour l'écoulement en retour et de la moitié de la du- rée de vibration t /2. p Les opérations de commutation respectives sont effectuées de façon connue dans l'appareil de com- mande électronique. Par l'inversion de polarité, conforme à l'invention, de la valeur de mesure de débit effective Us en cas d'inversion d'écoulement, on é-ite une erreur de mesure de l'organe de mesure de débit. il R E V E N D I C A T O N S 1 ) Procédé pour mesurer la masse d'air puisatoire aspirée par un moteur à combustion interne dans une section d'écoulement au moyen d'un organe de mesure de débit fournissant une valeur de mesure de débit (U) associée à une valeur de débit (Q) de la masse d-air, et pour corriger la valeur de mesure de débit (Us) en cas d'écoulement en retour,caractérisé en ce qu'on dé - termine, en fonction de la vitesse de rotation (n) du moteur à combustion interne ( 18), une valeur de référence supérieure (Uor) au-dessus de laquelle un écoulement de l'air en retour a lieu, en ce qu'on compare la valeur de mesure de débit effective (U) fournie par l'organe de s mesure de débit ( 3, 11) avec la valeur de référence supé- rieure (Uor), une durée (t r) commençant à s'écouler lors- que la valeur de référence supérieure (Uor) est atteinte par la valeur de mesure de débit effective (Us), cette durée se terminant lorsque la valeur de mesure-de débit effective (U) -est redescendue à la valeur de référence s supérieure (Uor), et en ce qu'on met la durée (t r) en mémoire et qu'on la reprend pour corriger la valeur de mesure de débit (U>) en cas d'écoulement en retour ( 16-). Es ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour corriger la valeur de mesure de débit (U) en cas d'écoulement en retour ( 16), on in- verse la polarité de la valeur de mesure de débit effec- tive (Us) au plus pendant la durée (t r) mise en mémoire, lorsque la valeur de mesure de débit effective (Us) atteint une valeur de référence inférieure déterminée ( ur' Usmin) ) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on provoque la fin de l'inversion de polarité de la valeur de mesure de débit effective (Us) lorsque cette valeur de mesure de débit effective (U inférieure déterminée (U, Usmn). fur 4 ) Procédé selon l'une ou l'autre des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'on se sert de la valeur de mesure de débit minimale effective (Usmin) en tant que valeur de référence inférieure (U). ur ) Procédé selon-la revendication 2, caractérisé en ce qu'on détermine la durée de vibration (tp) de l'air pulsatoire à partir de la vitesse de rota- tion (n) du moteur à combustion interne ( 18), et on pro- voque la fin de l'inversion de polarité de la valeur de mesure de débit effective (Us) lorsque la moitié de la durée de vibration (tp/2) s'est écoulée depuis l'abaisse- ment de la valeur de mesure de débit effective (U) à la s valeur de référence supérieure (U or). or 6 ) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on détermine la durée de vibration (tp) de l'air pulsatoire à partir de la vitesse de rota- tion (n) du moteur à combustion interne ( 18), et on pro- voque la fin de l'inversion de polarité de la valeur de mesure de débit effective (Us) lorsque s'est écoulé, s depuis la valeur de débit effective maximale (Usmax), un temps ((tr + tp)/2)) correspondant à la moitié de la somme de la durée (tr) pour l'écoulement en retour ( 16) et de la durée de vibration (t). P 7 ) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on détermine la durée de vibration (tp) de l'air pulsatoire à partir de la vitesse de rota- P tion (n) du moteur à combustion interne ( 18), et on pro- voque la fin de l'inversion de polarité de la valeur de mesure de débit effective (Us) lorsque s'est écoulé, de- puis que la valeur de mesure de débit effective (U s) a s atteint la valeur de référence supérieure (Uor), un temps (tr / tp/2) correspondant à la somme de la durée (tr) pour l'écoulement en retour et de la moitié de la durée de vibration (t 1 p/2). p 8 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on détermine la valeur de débit moyenne maximale (Qmv) en fonction de la vitesse de rota- tion (n) du moteur à combustion interne ( 18) à pleine charge, on la double et la valeur de référence supérieu- re (Uor) correspond à la valeur de débit moyenne maximale doublée ( 2 Qmv).