Brevet FR2527331A1 — publié le 19831125

- "Procédé pour mesurer le débit de passage d'un fluide" L'invention concerne un procédé pour mesu- rer le débit de passage d'un fluide, notamment de l'air aspiré par un moteur à combustion interne, dans une sec- tion de passage du courant de fluide, au moyen d'un or- gane de mesure du débit de passage qui présente une courbe caractéristique déterminant l'association d'une valeur du débit de passage du fluide à une valeur de mesure de ce débit que fournit l'organe de mesure de celui-ci, ainsi que pour corriger la valeur de mesure du débit pour un courant de fluide à pulsations. Dans toute la suite, l'organe de mesure du débit de passage sera désigné, pour simplifier, par "débitmètre". On connaît déjà des débitmètres avec les- quels, lorsqu'on les utilise pour mesurer l'air aspiré par des moteurs à combustion interne, la pulsation de l'air d'aspiration qui se produit très fortement dans cer- taines zones de fonctionnement de ces moteurs, arrive à fausser le signal de mesure. Les causes pour lesquelles le signal de mesure se trouve ainsi faussé peuvent résider, d'une part, dans le fait qu'il se produit des inversions de sens du courant pendant la pulsation qui ne sont pas détectées comme telles par l'organe de mesure de l'air et, d'autre part, le temps de réaction du débitmètre à des variations 2.- de courant ne peut pas être rendu indéfiniment rapide Par conséquent, avec des débitmètres de ce genre, la mesure du débit de passage se trouve interrompue dans le cas d'ampli- tudes de pulsation très élevées, ce qui, cependant ne don- ne pas satisfaction, étant donné qu'il ne peut pas en ré- sulter une correction ou une compensation de 'terreur dfte aux pulsations. Le procédé conforme à l'invention, destiné à éviter ces inconvénients, est caractérisé en ce que, dans une zone choisie de la courbe caractéristique du débit- mètre, la valeur de mesure du débit de passage est modifiée de telle manière qu'une erreur de cette valeur de mesure qui résulte de la pulsation du fluide se trouve réduite ou corrigée. Un tel procédé présente donc, vis-à-vis des réalisations connues, l'avantage de permettre de réduire ou de corriger une erreur de la valeur de mesure (U 3) du débit de passage qui résulte de la pulsation du fluide. Des moyens, indiqués dans la suite, permet- tent de réaliser des modes de mise en oeuvre avantageux et des perfectionnements du procédé tel que défini ci- dessus. Il y a particulièrement avantage, en vue de réduire ou de corriger l'erreur de la valeur de mesure US du débit de passage qui est d e à la pulsation du fluide# à modifier une zone choisie de la courbe caractéristique du débitmètre, et notamment une zone de cette courbe carac- téristique se situant au-dessous d'une valeur de mesure U Sm du débit de passage minimum. Il y a avantage également, en particulier pour réduire l'erreur de mesure résultant d'inversions de sens du courant de fluide, à introduire, audessous de la valeur de mesure U Sm du débit minimum de la courbe carac- téristique du débitmètre, qui caractérise la -valeur au débit de passage minimum, une valeur de mesure du débit 3.- corrective U Sk qui est inférieure à la valeur de mesure l UO pour une valeur nulle du débit de passage. L'invention sera mieux comprise à l'aide 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 de montage d'un dispositif destiné à permettre de mesurer la masse d'un fluide qui passe et de corriger la valeur de mesure du dé- bit de passage pour un courant à pulsations, la figure 2 est un graphique montrant l'al- lure de variations dans le temps, par rapport au temps t de la valeur Q du débit de passage de la masse d'un fluide à pulsations; la figure 3 est un graphique montrant la courbe caractéristique d'un débitmètre présentant la va- leur de mesure US du débit de passage et la valeur Q du débit de passage du fluide, ainsi que la modification de cette courbe caractéristique pour réduire ou corriger une erreur dte aux pulsations. En figure 1, la référence 1 désigne une sec- tion de passage d'un courant de fluide, par exemple un tuyau d'aspiration d'air d'un moteur à combustion interne, non représenté, à travers laquelle circule dans la direc- tion des flèches 2 un fluide, par exemple l'air aspiré par le moteur à combustion interne Dans la section de passage 1, est disposée, par exemple comme élément d'un débitmètre, une résistance de mesure 3 dépendant de la température, par exemple une résistance à couche chaude ou à film chaud ou bien un fil chaud, qui est traversée par la grandeur de sortie d'un régulateur et fournit, en même temps, la gran- deur d'entrée pour ce régulateur. La température de la résistance de mesure 3, dépendant de la température, est réglée par le régulateur à une valeur fixe qui est située au-dessus de la température 4.- moyenne du fluide Si, maintenant, la vitesse de circula- tion du courant, c'est-à-dire la masse de fluide passant par unité de temps avec une valeur de débit Q s'accrolt, la résistance de mesure 3 se refroidit plus fortement Ce refroidissement se répercute à l'entrée du régulateur, de sorte que la grandeur de sortie de celui-ci subit un ac- croissement tel qu'à son tour la valeur de température fi- xée s'établit à la résistance de mesure 3. La grandeur de sortie du régulateur règle la température de la résistance de mesure 3, lors de variations de la valeur du débit Q du fluide, chaque fois à la valeur prédéterminée, et représente, en même temps, une valeur de mesure pour la masse de fluide aspirée Cette valeur de mesure peut être transmise, en tant que valeur de mesure US du débit de passage, par exemple à un circuit de dosa- ge d'un moteur à combustion interne, pour adapter la mas- se de carburant nécessaire à la masse d'air aspirée par unité de temps. La résistance de mesure 3, dépendant de la température, est disposée dans un circuit de mesure à ré- sistance, par exemple un montage en pont, et forme, con- jointement avec une résistance 4, une première branche de pont en parallèle à laquelle est montée une seconde bran- che de pont constituée par les deux résistances fixes 5 et 6 Entre les résistances 3 et 4 se situe le point de prise 7 et entre les résistances 5 et 6 le point de prise 8 Les deux branches du pont sont montées en parallèle aux points 9 et 10. La tension diagonale du pont qui se produit entre les points 7 et 8 est envoyée à l'entrée d'un ampli- ficateur 11, aux bornes de sortie duquel sont reliée les points 9 et 10, de telle sorte que sa grandeur de sortie alimente le pont en tension de service ou courant de ser- vice La valeur de mesure US du débit de passage servant en même temps de grandeur de réglage, peut être recueillie 5.- entre les bornes 12 et 13, ainsi qu'il est indiqué. La résistance de mesure 3, dépendant de la température, est chauffée par le courant qui la traverse jusqu'à une valeur pour laquelle la tension d'entrée de l'amplificateur 11, ou tension diagonale du pont, devient nulle ou prend une valeur prédéterminée A la sortie de l'amplificateur passe alors un courant déterminé dans le montage en pont Si par suite de variations de masse Q du fluide qui passe, la température de la résistance de mesure 3 varie, la tension à la diagonale du pont varie alors et l'amplificateur 11 règle la tension d'alimentation du pont, ou le courant du pont, à une valeur pour laquelle le pont est de nouveau équilibré, ou désaccordé de manière prédé- terminée La grandeur de sortie de l'amplificateur 11, ou grandeur de réglage U, représente, de même que le cou- rant dans la résistance de mesure 3, une valeur de mesure du débit de passage pour la masse de fluide qui passe, par exemple la masse d'air aspirée par un moteur à combustion interne. En vue de compenser l'influence de la tempé- rature du fluide sur le résultat de la mesure, il peut y avoir avantage à mettre en circuit dans la seconde branche du pont, une seconde résistance 14, dépendant de la tempé- rature, sur laquelle passe le fluide Les grandeurs des résistances 5, 6 et 14 sont alors à choisir de telle ma- nière que la puissance dissipée de la résistance 14 que produit le courant dérivé qui la traverse, soit assez faible pour que la température de cette résistance 14 ne varie pratiquement pas avec les variations de la tension du pont, mais corresponde constamment à la température du fluide qui passe par elle. La figure 2 représente l'allure de variations dans le temps t de la valeur Q du débit de passage d'une masse de fluide à pulsations, par exemple de la masse d'air aspirée par un moteur à combustion interne Cette allure 6.d'tun courant à pulsations est, dans le cas idéal, de forme sinusoïdale Avec des débitmètres fonctionnant d'après le principe de mesure avec clapet de retenue, il se produit, dans le cas de courants à pulsations, une erreur de mesure provenant du fait qu'il s'établit, au clapet de retenue, une chute de pression plus forte dans le cas d'un courant à pulsations que pour un courant continu. D'autres débitmètres, dont la réaction n'est pas liée à une chute de pression, par exeiple des débit- mètres fonctionnant d'après le principe de mesure thermi- que, peuvent bien suivre l'allure de variations de la ma- leur Q du débit à pulsations, mais ils présentent, malgré cela, une erreur de mesure résultant de la sensibilité de réaction limitée du débitmètre, qui ne peut pas être rendue indéfiniment satisfaisante En figure 2, a représente l'al- lure de variations d'un courant à pulsations avec lequel il ne se produit pas d'inversion de sens du courant La courbe b en tireté représente l'allure de variations d'un courant de fluide à pulsations donnant lieu à inversion de sens du courant, comme indiqué en figure 1, par les flèches 16. Des débitmètres qui ne prennent pas en compte le sens du courant du fluide qui passe, tels que, par exem- ple, des débitmètres thermiques, présentent, en cas d'in- version de sens du courant, une erreur de mesure supplé- mentaire, étant donné que la masse de fluide qui passe en courant de retour n'est pas soustraite de la valeur de mesure du débit de passage, mais se trouve, au contratre, encore ajoutée à celle-ci L'erreur de la valeur de mesure Us du débit de passage est particulièrement importante dans le cas de courants à pulsations présentant une forte fréquence de pulsations et de faibles valeurs Q du débit de passage. La figure 5 représente la courbe caractéris- tique d'un débitmètre thermique selon la figure 1 Cette 7.- courbe caractéristique présente dans la zone de faibles valeurs Q du débit de passage, de fortes pentes ascendan- tes et, par suite aussi, de fortes variations de la valeur de mesure U 1 de ce débit, alors que, pour de plus grandes valeurs Q du débit de passage, la pente ascendante de la courbe caractéristique s'aplatit A une valeur nulle du dé- bit de passage est alors associée une valeur de mesure USO du débit, qui correspond par exemple à une tension de 1,5 V. Lorsque le débitmètre est utilisé pour dé- terminer la masse d'air aspirée par un moteur à combustion interne, il n'est pas besoin de la zone étalonnée de la courbe caractéristique située au-dessous d'une valeur du débit de passage minimum et à laquelle est associée une valeur de mesure Q, du débit Cette valeur % du débit de passage minimum est située légèrement au-dessous de la mas- se d'air d'aspiration qui se présente lors de la marche à vide du moteur à combustion interne. Conformément à l'invention, il est proposé, en conséquence, de modifier une zone de la courbe caracté- ristique située au-dessous du point de cette courbe dési- gné par 20 pour la valeur % du débit de passage minimum, de telle manière qu'une erreur de la valeur de mesure du débit i 5 résultant de la pulsation du courant de fluide se trouve réduite ou corrigée Cette zone modifiée de la courbe caractéristique peut s'étendre du point 20 jusqu'au point 21 correspondant à une valeur nulle du débit de pas- sage. Comme cela est représenté par une ligne en pointillés en c, la zone modifiée de la courbe caractéris- tique pourrait présenter, par exemple, une allure linéaire, ou bien, comme représenté par une ligne en traits mixtes en d, présenter une allure telle que lorsque la valeur Q du débit de passage remonte, la valeur de mesure Us de ce débit se trouve retardée dans sa montée. 8.- Gràce à cette modification de la courbe ca- ractéristique du débitmètre au-dessous de la valeur % du débit de passage minimum, on obtient une erreur désirée de la valeur de mesure TJU du débit, qui va en sens contraire de l'erreur de mesure provoquée par la pulsation du cou- rant de fluide et assure une réduction ou une compensa- tion de l'erreur dde aux pulsations. En vue notamment de réduire ou de compenser l'erreur d e aux pulsations qui se produit dans le cas de courants de retour, il est aussi possible d'aménager la courbe caractéristique du débitmètre de manière à pouvoir introduire, au-dessous de la valeur de mesure U, du débit de passage minimum qui caractérise la valeur Qm dé ce dé- bit minimum, une valeur de mesure corrective U Bk du débit de passage, par exemple 0,6 V, qui est inférieure à la va- leur de mesure US Op de la courbe caractéristique initiale, pour une valeur nulle du débit de passage Ce moyen per- met de supprimer la prise en compte par le débitmètre de la fraction de courant de retour de la masse de fluide. En vue de modifier la valeur de mesure T du débit de passage, il est possible d'utiliser, selon la représentation de la figure 1, un échelon de correction 28, qui est constitué, soit-sous forme de groupe indépendant, soit en élément d'un appareil de commande électronique 29, de type connu; celui-ci, comme faisant partie, par exem- ple d'une installation électronique d'injection de carbu- rant, commande alors au moins une soupape d'injection de carburant 30 à actionnement électromagnétique L'échelon de correction 28 a pour effet, lorsque entrent en jeu des valeurs de mesure U du débit de passage audessous de la valeur de mesure U Sm du débit minimum, d'assurer les mo- difications indiquées ci-dessus de 'a valeur de mesure du débit de telle sorte que l'erreur du'l aux pulsations se trouve réduite ou corrigée. 9.- R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé pour mesurer le débit de passa- ge d'un fluide, notamment de l'air aspiré par un moteur à combustion internes dans une section de passage du courant de fluide, au moyen d'un organe de mesure du débit de pas- sage qui présente une courbe caractéristique déterminant l'association d'une valeur (Q) du débit de passage du flui- de à une valeur de mesure (Us) de ce débit que fournit l'organe de mesure de celui-ci, ainsi que pour corriger la valeur de mesure (Us) pour un courant de fluide à pul- sations, procédé caractérisé en ce que, dans une zone choi- sie ( 20, 21) de la courbe caractéristique de l'organe de mesure du débit, la valeur de mesure (Us) du débit de pas- sage est modifiée de telle manière qu'une erreur de cette valeur de mesure (Us) qui résulte de la pulsation du flui- de, se trouve réduite ou corrigée. 2. Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la zone ( 20, 21) de la courbe caractéris- tique du débitmètre qui est choisie en vue de modifier la valeur de mesure (Us) du débit de passage, est située au- dessous d'une valeur de mesure (U Sm) du débit de passage minimum caractérisant une valeur (Qm) du débit de passage minimum. 3. Procédé selon la revendication 2, carac- térisé en ce que la zone ( 20, 21) de la courbe caractéris- tique du débitmètre qui est choisie en vue de modifier la valeur de mesure (Us) du débit de passage, s'étend d'une valeur nulle du débit de passage avec une valeur de mesure (USO) jusqu'à la valeur (Qm) du débit de passage minimum. 4 Procédé selon la revendication 3, carac- térisé en ce que, en vue de modifier la valeur de mesure (Us) du débit de passage au-dessous de la valeur de mesure (U Sm) du débit minimum, de la courbe caractéristique du débitmètre, qui caractérise la valeur (Qm) du débit de pas- sage minimum, on peut introduire une valeur de mesure du 10.- débit corrective (Usk) qui est intérieure à la valeur de mesure (Uso) pour une valeur nulle du débit de passage. 5. Procédé selon l'une ou l'autre des re- vendications 2 et 3, caractérisé en ce que, dans la zone choisie ( 20, 21) de la courbe caractéristlzue du diébitm- tre au-dessous de la valeur de mesure (U Sm) du débi de passage minimum, la valeur de mesure (Us) du débit de pas- sage est influencée de telle manière que lorsque la valeur (Q) du débit de passage s'élève, la valeur de mesure (U) du débit de passage est retardée dans sa montée, 6. Procédé selon la revendication 3, carac- térisé en ce que la partie ( 20, 21) de la courbe caracté- ristique du débitmètre qui s'étend de la valeur de mesure du débit (Us O) pour une valeur de débit nulle jusqu'à la valeur de mesure (Usm) du débit de passage minimum présente une allure de variations telle que l'erreur de la valeur de mesure (Us) du débit de passage qui résulte de la pul- sation du fluide, se trouve réduite ou corrigée. 7. Procédé selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 6, caractérisé en ce que le débitmètre comporte au moins une résistance de mesure ( 3) dépendant de la température, disposée dans la section de passage ( 1) du courant de fluide et dont la température et/ou la résistance sont réglées en fonction de la masse de fluide (Q) qui passe.