Brevet FR2546294A1 — publié le 19841123

Dispositif pour mesurer la masse d'un fluide qui s'écoule La présente invention concerne un dispositif pour mesurer la masse d'un fluide qui s 'écoule Etat de la technique L'invention a pour point de départ un dispositif pour mesurer la masse d'un fluide qui s'écoule notamment pour mesurer la masse d'air aspiré par les moteurs à combustion interne avec un circuit de réglage électronique et une résistance de mesure dépendant de la température, placée dans le fluide qui s'écoule. On connaît déJà des dispositifs dans lesquels on utilise un fil chauffant ou un film chaud comme résistance de mesure dépendant de la température. Dans ce cas, il y 2 d'une part des problèmes de résistance et d'autre part des problèmes d'encrassage aboutissant à une modification de la précision de la mesure. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne a cet effet un dispositif caractérisé en ce que la résistance de mesure dépendant de la température est en métal amorphe Le dispositif selon l'invention tel que défini ci dessus offre vis-a-vis de l'art antérieur l'avantage que la résistance de mesure dépendant de la température est en un métal amorphe ayant une grande stabilité mécanique, une résistance à la corrosion élevée et une faible tendance à la formation de dépôt ainsi que la possibilité d'une fabrication facile meme pour des sections très réduites, donnant une faible capacité thermique avec une basse constante de temps thermique. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la résistance de mesure dépendant de la température est réalisée sous la forme d'une feuille de mesure. Suivant une autre caractéristique de l'invention, une zone de raccordement est reliée à chaque extrémité de la feuille de mesure. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les cavités sont prévues dans la feuille de mesure au voisinage des zones de raccordement. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la feuille de mesure va en se rétrécissant vers les zones de raccordement. Suivant une autre caractéristique de l'invention, à chaque extrémité de la feuille de mesure, il est prevu une zone de raccordement et une zone de détection. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la résistance de mesure dépendant de la température est dopée avec des atomes étrangers dans sa section et/ou sur sa longueur. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la résistance de mesure dépendant de la température est subdivisée en au moins deux bandes de mesure parallèles par un dopage isolant assurant l'isolation électrique. Ces caractéristiques constituent des développements et des perfectionnements du dispositif tel que défini de façon générale ci-dessus. I1 est particulièrement avantageux que la résistance de mesure dépendant de la température soit une feuille de mesure. Les feuilles de mesure peuvent ainsi avoir une épaisseur comprise entre 5 et 100 microns. Il est également avantageux que par des cavités ou une conformation des zones des bords de la feuille de mesure, on adapte la sensibilité du dispositif à la forme du profil de température dans l'écoulement du fluide à mesurer. I1 est en outre avantageux de doper avec des atomes étrangers la résistance de mesure dépendant de la température, dans sa section et/ou sa longueur. Ainsi, par exemple par un dosage isolant assurant une isolation électrique de la résistance de mesure dépendant de la température, on peut la subdiviser en au moins deux bandes de mesure, parallèles, à l'aide desquelles on peut détecter la direction de l'écoulement du fluide par des zones de détection distinctes. La présente invention sera décrite de façon plus détaillée à l'aide des dessins, dans lesquels - la figure 1 montre un schéma d'un dispositif de mesure de la masse d'un fluide qui s'écoule selon l'invention. - la figure 2 montre un premier mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention. - la figure 3 est une coupe selon la ligne III-III de la figure 2. - la figure 4 montre un second mode de réalisation d'un dispositif de mesure de la masse d'un fluide qui s'écoule. Description des exemples de réalisation A la figure 1, la référence 1 désigne la section d'écoulement, par exemple la tubulure d'aspiration d'air d'un moteur à combustion interne non représenté, et qui est traversée par un fluide dans la direction des flèches 2, par exemple par l'air aspiré par le moteur à combustion interne. Dans la section d'écoulement 1 se trouve par exemple une résistance de mesure 3 dépendant de la température et qui fait partie d'un dispositif pour mesurer la masse du fluide qui s'écoule, cette résistance étant réalisée selon l'invention en métal amorphe et est parcourue par la grandeur de sortie d'un dispositif de réglage tout en fournissant en même temps la grandeur d'entrée du dispositif de réglage.La température de la résistance de mesure 3 dépendant de la température est réglée par le dispositif de réglage à une valeur fixe qui est supérieure à la température moyenne du milieu. Si la vitesse d'écoulement augmente (c'est-à-dire la masse de fluide qui s 'écoule par unité de temps) avec un débit de Q, la résistance de mesure 3 dépendant de la température se refroidit plus fortement. Ce refroidissement est signalé en retour à l'entrée du dispositif de réglage de façon que celui-ci augmente sa grandeur de sortie, si bien que la valeur de la température, fixe, se règle de nouveau sur la résistance de mesure 3 dépendant de la température. La grandeur de sortie-fournie par le dispositif de réglage assure le réglage de la température de la résistance de mesure 3 dépendant de la température pour des modifications du débit Q du fluide, chaque fois à la valeur prédéterminée tout en fournissant simultanément une mesure de la masse de fluide qui s'écoule et qui peut être fournie comme grandeur de mesure de débit Us par exemple à un circuit de dosage d'un moteur à combustion interne pour adapter la masse de carburant nécessaire à la masse d'air aspiré par unité de temps. La résistance de mesure 3 dépendant de la température est montée dans un circuit de-mesure de résistance par exemple un montage en pont et forme avec une résistance de référence 4 une première branche du montage en pont dont la seconde branche, en parallèle, est formée des deux résistances fixes 5 et 6. Entre les résistances 3 et 4 se trouve le point de sortie 7 et entre les résistances 5 et 6 se trouve le point de sortie 8. Les deux branches du pont sont en parallèle sur les points 9 et 10. La tension en diagonale du pont entre les points 7 et a est appliquée à l'entrée d'un amplificateur ll dont les bornes de sortie sont reliées aux points 9 et 10 de façon que sa grandeur de sortie alimente le pont avec une tension de fonctionnement ou un courant de fonctionnement.La valeur de mesure du débit U5 qui sert en même temps de grandeur de réglage est prise entre les bornes 12 et 13 comme cela 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 c'est-à-dire la tension de la diagonale du pont est nulle ou correspond à une valeur prédéterminée. Un certain courant passe alors de la sortie de liamplificateur 11 vers le montage en pont. Lorsque par suite de la variation de masse Q du fluide qui écoule, la température de la résistance de mesure 3 varie, il en est de même de la tension sur la diagonale du pont et l'amplificateur 11 règle la tension d'alimentation du pont ou le courant dans le pont a une valeur pour laquelle le pont est de nouveau équilibré ou est désaccordé de façon prédéterminée. La grandeur de sortie de l'amplificateur il c'est-à-dire la grandeur de réglage U5 représente de même que le courant dans la résistance de mesure dépendant de la température 3, une valeur de mesure de débit de la masse de fluide qui s'écoule, par exemple de la masse d'air aspiré par le moteur à combustion interne ; cette grandeur peut etre fournie à un appareil de commande électronique 29 qui commande par exemple au moins un injecteur de carburant 30. Pour compenser l'influence de la température du fluide sur le résultat de la mesure, il peut être avantageux de choisir une seconde résistance 14 dépendant de la température et qui est balayée par le fluide, dans la seconde branche du pont. Pour cela, il faut choisir la valeur des résistances 5, 6 et 14 pour que la puissance perdue par la résistance 14 dépendant de la température et qui est générée par le courant passant dans la branche, soit suffisamment faible pour que la température de cette résistance 14 ne change pratiquement pas avec la variation de la tension de pont mais corresponde toujours à la température du fluide qui s'écoule. La résistance de référence 4 est avantageusement montée également dans la section d'écoulement 1 de façon que la chaleur perdue par la résistance de référence Z soit évacuée par le fluide qui s'écoule. Dans l'exemple de réalisation du dispositif de mesure de la masse d'un fluide qui s'écoule, représenté à la figure 2, la résistance de mesure 3 qui dépend de la température est par exemple réalisée sous la forme d'une feuille de mesure ayant une épaisseur comprise entre environ 5 et 100 microns et une largeur b (voir figure 3). On réalise des métaux amorphes en refroidissant de façon extrêmement rapide le bain pour que la répartition atomique soit désordonnée c'est-àdire conserve son état amorphe. Les métaux amorphes présentent une grande résistance à la traction, un coefficient de température, suffisant et se laissent facilement fabriquer et usiner. La structure vitreuse des métaux amorphes donne des surfaces superficielles brillantes avec une faible tendance au dépôt et une grande résistance à la corrosion.La possibilité de réaliser des feuilles extrêmement minces entralne que ces feuilles ont une faible capacité calorifique, ce qui se traduit par une faible constante de temps thermique. Chacune des extrémités de la feuille de mesure 3 est reliée à une zone de branchement électrique 16 qui est soit également en métal amorphe et est mise en forme à la réalisation de la feuille de mesure 3 ou encore est réalise en un autre matériau conducteur d'électricité et est soudée à la feuille de mesure. Les zones de raccordement 16 sont reliées au raccord électrique par exemple par des bornes. Pour adapter la feuille de mesure 3 au profil de température dans la section d'écoulement 1, on peut par exemple réaliser des cavités 17 à l'extrémité de la feuille de mesure 3, cavités qui ont par exemple la forme d'un trou oblong.De la même manière, on peut donner à la feuille de mesure 3 une structure transversalement à l'écoulement du fluide 2 dans la section d'écoulement 1, telle que la structure indiquée par exemple en 18 qui va en se rétrécissant vers les zones de raccordement 16. Cela réduit également le flux thermique de la feuille de mesure 3 vers les zones de raccordement 16. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 4, la feuille de mesure 3 est partiellement fendue en partant de ses extrémités de façon que les zones de raccordement 20 pour l'alimentation en courant de chauffage à chaque extrémité de la feuille de mesure soient séparées par des fentes 21 par rapport à au moins une zone de prise 22 en forme de languette, sur laquelle on détecte le potentiel de la zone de mesure 23 proprement dite entre les zones de prise 22 pour l'appliquer à l'appareil de commande électronique 29. On peut également effectuer une modification dirigée, à postériori, les propriétés de la matière constituant la résistance de mesure 3 dépendant de la température, dans la section et/ou dans l'extension longitudinale par un dopage avec des atomesétran- gers à l'aide d'accélérateurs d'ions. Ce procédé est déjà connu dans l'industrie des semi-conducteurs pour engendrer un profil de dopage Par le dopage, on peut par exemple augmenter la sensibilité de la mesure dans la zone de mesure et réduire la résistance électrique dans les zones de raccordement 16, 20. En outre, par le dopage, on peut améliorer l'état de surface de la résistance de mesure. I1 est également avantageux d'avoir au moins une zone isolée électriquement par un dopage isolant 25 comme cela est représenté en pointillés à la figure 4, pour subdiviser la feuille de mesure 3 en au moins deux bandes de mesure parallèles 26 et 27 avec subdivision simultanée des zones de raccordement 20 et des zones de détection 22. Par une exploitation électrique appropriée, on peut de cette façon détecter le sens de l'écoulement 2 du fluide. REVENDICATIONS 10) Dispositif pour mesurer la masse d'un fluide qui s'écoule notamment pour mesurer la masse d'air aspiré par les moteurs à combustion interne avec un circuit de réglage électronique et une résistance de mesure dépendant de la température, placée dans le fluide qui s'écoule, dispositif caractérisé en ce que la résistance de mesure (3) dépendant de la température est en métal amorphe. 20) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la résistance de mesure dépendant de la température est réalisée sous la forme d'une feuille de mesure (3). 30) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une zone de raccordement (16) est reliée à chaque extrémité de la feuille de mesure (3). 40) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les cavités (17) sont prévues dans la feuille de mesure (3) au voisinage des zones de raccordement (16). 50) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la feuille de mesure (3) va en se rétrécissant (18) vers les zones de raccordement (16). 600 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'à chaque extrémité de la feuille de mesure (3), il est prévu une zone de raccordement (20) et une zone de détection (22). 70) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la résistance de mesure (3) dépendant de la température est dopée avec des atomes étrangers dans sa section et/ou sur sa longueur. 80) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la résistance de mesure (3) dépendant de la température est subdivisée en au moins deux bandes de mesure parallèles (26, 27) par un dopage isolant (25) assurant l'isolation électrique.