Brevet FR2601767A1 — publié le 19880122

-1 L'invention concerne un procédé de mesure du débit de liquides soumis à les variations de température, notamment de mesure de la consommation de combustible d'un moteur à combustion comportant un dispositif d'injection de combustible, ainsi qu'un dispositif pour l'application du procédé. La mesure de la consommation de combustible d'un moteur à combustion comportant un dispositif d'injection de combustible est assurée par un appareil de mesure de dé10 bit placé dans une canalisation à combustible en amont de l'injecteur. Le volume de liquide compris entre l'appareil de mesure et l'injecteur représente une grandeur qu'il n'est pas possible de négliger pour l'obtention de résultats de mesure corrects; en effet, les variations de 15 température dues par exemple à la transmission de la chaleur provenant de l'environnement ou à l'échauffement du combustible qui revient du dispositif d'injection provoquent une augmentation ou une diminution, par refroidissement, du volume du liquide en question. Ces variations de volume provoquent des écarts dans les résultats fournis par l'appareil de mesure, car, lorsqu'une certaine quantité de combustible est refoulée par suite de 1' augmentation du volume du liquide ou aspirée par suite de sa diminution, les résultats des mesures 25 sont respectivement les m4mes quX s'il y avait diminution ou augmentation de la consommation de combustible par le moteur. En cas d'élévation de la température, l'appareil de mesure enregistre l'augmentation du volume du liquide comme si c'était une diminution de la consommation de 30 combustible et, en cas d'abaissemtnt de la teipérature, c'est l'inverse. L'écart de mesure est encore plus considérable lorsque le volume de liquide inclus s'augmente de celui de séparateurs de bulles de vapeur, de filtres et d'autres dispositifs d'auxiliaires places en amont du dis35 positif d'injection et souvent indispensables un fonc- -2 tionnement correct; l'écart de mesure est souvent tellement genanttnotamment dans le cas d'un faible débit et d'un grand volume du liquide inclus dans la partie en question, qu'il esf indispensable de réaliser une compen5 sation, par exemple par une mesure indirecte faisant intervenir une valeur de correction déduite et calculée pour la température mesurée. Le problème des variations de volume qui faussent les résultats deemesures peut se poser pour le calibrage 10 d'appareils de mesure de débit ou pour d'autres mesures de débit ainsi que pour l'étalonnage d'appareils de mesure et le contrôle de carburateurs, de buses d'injection et de pompes d'injection, par exemple, lorsqu'un certain volume de canalisation est intercalé entre l'é15 chantillon ou l'emplacement o le débit doit être mesuré et l'appareil de mesure. Le but de l'invention est d'éviter les inconvénients mentionnés ci-dessus et de permettre une mesure directe du débit sans que les variations du volume du liquide qui 20 est inclus dans le système de canalisation et qui augnmente par chauffage et diminue par refroidissement puissent provoquer des écarts de mesure dans l'appareil de mesure. Ce but est atteint, suivant l'invention, du fait que le volume de la cavité constituée par le système de 25 canalisation qui contient le liquide en aval de l'appareil de mesure du débit augmente ou diminue automatiquement dans le même sens que les variations de volume que le liquide lui-même subit par suite des variations de température. La variation du volume du liquide inclus, c'est-à-dire, dans le cas envisagé, du volume contenu ou circulant dans la ou les canalisations comprises entre l'appareil de mesure du débit et le dispositif d'injection du moteur de combustion est donc compensée par la variation correspondante du volume de la cavité offerte 35 au liquide dans le système de canalisation, c'est-à-dire - 3 que, lorsque le volume du liquide varie, le volume de la cavité parcourue par le liquide varie de la même façon. Dans ces conditions, la variation du volume du liquide en fonction de la température n'exerce sur l'appareil 5 de mesure aucune action susceptible de fausser les résultats des mesures; en effet, la quantité de liquide qui traverse l'appareil de mesure du débit n'est nullement modifiée par les variations de volume provoquées par les variations de température. Dans ces conditions, 10 l'appareil ne mesure pas la consommation de combutible apparente du moteur correspondant à des variations de volume. Un dispositif assurant automatiquement l'augmentation ou la diminution du volume de la cavité peut être 15 constitué par un groupe d'éléments qui est monté dans la canalisation tubulaire du courant liquide entre l'appareil de mesure du débit et l'appareil utilisateur et qui modifie le volume en fonction de la température.Ce groupe est constitué par des éléments de construction, 20 notamment par des éléments dilatables qui réagissent aux variations de température par une modification de leur forme ou de leur position, par exemple par des disques bimétalliques1par des bottes à pression et par des organes sensibles à la température ainsi que par des 25 cartouches remplies de cire; au lieu de ressorts ou de disques bimétalliques et de corps dilatables, il est possible d'utiliser n'importe quel élément se dilatant sous l'action de la chaleur. Dans une canalisation d'amenée de combustible com30 portant un séparateur de bulles de gaz situé en amont du dispositif d'injection, un dispositif assurant automatiquement l'augmentation ou la diminution du volume de la cavité peut être constitué de préférence par un ressort bimétallique qui, à l'intérieur de l'enveloppe du 35 séparateur de bulles de gaz relié à une canalisation - 4 d'amenée, est immergé dans le combustible. Le ressort bimétallique, maintenu par exemple dansrux nervures ménagées dans l'enveloppe, s'incurve en forme de vofte, en cas d'élévation de la température du liquidede sorte que l'intérieur de l'enveloppe offre au liquide un volume plus grand qui correspond à l'augmentation de volume du liquide qui est provoquée par la variation de la température. Au cas o le liquide arrive dans le sépara10 teur de bulles de gaz à une température inférieure par rapport à la normale,le ressort bimétallique s'incurve en forme de voûte dans l'autre sens et réduit le volume de la cavité disponible dans une proportion corraspondante à la diminution de volume du liquide. Lorsque l'élément commandant la modification (ressort bimétallique,disque bimétallique) est uniformément baigné par le liquide, la modification s'effectue plus rapidement. Cependant, un séparateur de bulles de gaz relié à une canalisation de combustible peut comporter un ressort bimétallique qui est monté dans la chambre à liquide et accouplé à un élément mobile oui constitue, audessous des orifices d'entrée et de sortie, un séparation entre la chambre à liquide et une chambre de compensation. Il est avantageux dans ce cas que 1 'élément mobile qui sépare ces deux chambres l'une de l'autre et qui est constitué de préférence par une membrane ou par un piston mobile soit associé à une tige de liaison pour l'adaptation permamente du volume de la chambre de ompensation au volume du liquide. Dans un autre mode de réalisation, la compensation du volume est réalisée au moyen de deux canalisations tubulaires montées de manière à s'engager l'une dans l'autre et à pouvoir se déplacer l'une par rapport à l'autre, comme une lame dans un fourreau, pour consti35 tuer, par exemple dans une canalisation pour combustible -5 une liaison tubulaire extensible. Le tube intérieur qui s'engage dans l'extrémité en forme de douille du tube extérieur est soumis à l'action d'un ressort et peut s'appliquer contre au moins un et de préférence plu5 sieurs disques bimétalliques montés dans le tube extérieur de manière à s'incurver en sens opposés. La force élastique et la force provoquée par l'incurvasion ou déformation en voûte des disques bimétalliques sont réglées l'une par rapport à l'autre de telle 10 manière que le tube intérieur qui pénètre-dans le tube extérieur est, quand le liquide se refroidit, poussé par le ressort contre les disques bimétalliques dont l'incurvasion diminue tandis que, quand le liquide se réchauffe il est déplacé vers l'extérieur du tube ex15 térieur par les disques bimétalliques incurvés en voIte en sens opposé en s'opposant à la force élastique. Une compensation de volume au moyen d'un dispositif directement incorporé à une canalisation pour com20 bustible peut être réalisé également au moyen d'une pièce intermédiaire en forme d'élément de tuyau souple aui est fixée dans les deux extrémités de tube situées à une certaine distance l'une en face de l'autre et qui entoure une surface d'enveloppe formée de ressorts 25 bimétalliques ayant de préférence la forme de bandes. La pièce intermédiaire qui, comme une membrane,peut être constituée par exemple par du cuir, par une matière plastique ou par du caoutchouc, s'incurve vers l'extérieur sous l'action des ressorts bimétalliques quand la température du liquide s'élève ou se rétracte vers l'intérieur jusqu'à venir au contact des ressorts bimétalliques quand la température s'abaisse. Un autre mode de réalisation du dispositif pour l'application du procédé peut comporter une membrane qui est tendue dans l'enveloppe d'un filtre monté dans -6 une canalisation pour combustible entre une partie de filtre et une chambre de compensation, est soumise à l'action d'un ressort dans la chambre de compensation est s'applique contre un corps dilatable à l'intérieur du filtre. Comme corps dilatable, on peut utiliser un élément qui se dilate sous l'action de la chaleur et comporte, à l'intérieur d'une enveloppe, une substance aui se dilate fortement sous l'action de la chaleur, pousse un 10 piston et son prolongement hors de l'enveloppe et déplace la membrane en s'opposant à la force du ressort. La substance qui se dilate fortement sous l'action de la chaleur et qui est constituée de préférence par une cire pousse, quand elle est chauffée, le piston hors 15 de l'enveloppe et, par son prolngement, la membrane dans la direction de la chambre de compensation, ce qui a pour effet de modifier d'une quantité correspondante le volume de la chambre du filtre. Le ressort agit de telle manière que la membrane s'applique constamment contre le piston, de sorte que, même en cas de très petits déplacements du piston, le volume de la chambre de compensation qui varie suivant le déplacement de la membrane se modifie en conséquence. La force du ressort est réglée de telle manière qu'elle ne modifie en rien 25 la force exercée par le corps dilatable; la position du piston ne dépend que de la température du liquide. L'invention est décrite ci-dessous d'une manière plus détaillée aumoyen d'exemples de réalisation en se référant au dessin. La figure 1 représente schématiquement la structure d'un dispositif de mesure permettant de mesurer la consommation de combustible d'un moteur à combustion comportant un dispositif d'injection. La figure 2 est une coupe d'un séparateur de bul35 les de gaz comportant un dispositif de compensation de volume. -7 la figure 3 est une coupe d'un dispositif de compensation de volume incorporé à une canalisation tubulaire. La figure 4 est une coupe d'un autre mode de réa5 lisation d'un dispositif de compensation de volume incorporé à une canalisation tubulaire. La figure 5 est une coupe d'un dispositif de compensation de volume monté dans un filtre à combustible. Dans le dispositif de mesure représenté par la figure 1 et destiné à la mesure de la consommation de combustible, le dispositif d'injection I d'un moteur de combustion 2 est associé dans une canalisation 3 pour combustible à un appareil de débit 4 situé en amont. Une canalisation de retour 5 partant du dispositif d'in15 Jection 1 débouche, dans la direction d'écoulement du liquide indiquée par la flèche 6/en un point situé après l'appareil 4 de mesure du débit dans la canalisation de combustible 3. Les canalisations 3, 5 contiennent un volume de 20 liquide assez considérable qui s'augmente encore en partie du liquide contenu dans les dispositifs nécessaires au fonctionnement de l'ensemble du système, par exemple dans les séparateurs de bulles de gaz les filtres, les soupapes, les échangeurs de chaleur. Pour que, Sans le cas de variations de température, le volume de liquide qui se trouve inclus dans les canalisations 3 ou 5 entre l'appareil de mesure 4 et le dispositif d'injection 1 ne fausse pas les résultats des mesures, une compensation automatique de volume 30 est assurée par un séparateur 7 de bulles de gaz qui est souvent monté dans la canalisation de retour 5 et représenté par la figure 2. Pour que les bulles de gaz puissent sortir et s'échapper dans l'atmosphère par une soupape à pointeau 9 commandée par un flotteur 8, 35 une chambre à liquide 10 de l'enveloppe 11 du sépara- -8 teur contient un volume d'un liquide 12 assez considérable. La chambre à liquide 10 comporte, au-dessus d'ouvertures d'arrivée et de sortie 13, 14 reliées à la canalisation de retour 5, un ressort bimétallique 16 en5 gagé dans un rainure 15 et accouplé mécaniquement, par une tige de liaison 17, à une membrane 18 fortement tendue dans l'enveloppe du séparateur, au-dessous des ouvertures 13, 14. La membrane 18 sépare la chambre à liquide 10 d'une chambre de compensation 19, de volune 10 variable, limitée par la membrane 18. Lorsque le séparateur 7 de bulles de gaz est monté dans la canalisation de retour 5, il est souvent inévitable que le liquide qui pénètre par l'ouverture d'arrivée 13 dans la chambre à liquide 10 soit plus chaud que 15- le liquide qui se trouve dans l'appareil de mesure et dans la canalisation 3 qui amène le combustible au moteur de combustion 2. Si l'on ne prend pas de précautions, l'appareil 4 de mesure du débit enregistre, par suite de l'élévation de la température, l'augmentation 20 du volume du liquide comme si c'était une diminution de la consommation de combustible. Par contre, du fait que le disque bimétallique 16 est accouplé à la membrane 18, le disque bimétallique 16, quand la température du liquide s'élève, s'incurve de plus en plus en forme de 25 vodte dans la direction de la membrane 18 et, par l'intermédiaire de la tige de liaison 17, déplace la membrane 18 de manière à la faire pénétrer dans la chambre de compensation 19. De ce fait, l'espace disponible dans le chambre à liquide 10 augmente en fonction de la 30 variation de la température; la quantité qui traverse l'appareil de mesure 4 est alors égaleà la quantité utilisée dans le dispositif d'injection 1. Une liaison tubulaire 20 extensible incorporée à une canalisation pour combustible comporte, comme l'in35 dique la figure 3, deux tubes 21, 22 qui sont engagés - 9 l'un dans l'autre et dont l'un, le tube extérieur 21, comporte une extrémité 23 en forme de douille de plus grand diamètre. Le tube 22 qui s'engage dans l'extrémité du tube 23 est une tube intérieur mobile comportant un prolongement 24 muni d'un joint 25 et s'applique, par sa surface de piston, contre deux disques bimétalliques 16 qui prennent appui dans l'extrémité en forme de douille du tube extérieur; le tube intérieur 22 est, re sor 2 soumis à lt'aci equagt ur la surface de tige de 10 piston. Les disques bimétalliques 16 immergés dans le liquide sont disposés de telle manière que leurs bords se plient ou s'incurvent en forme de voûte dans des sens opposés, ce qui double la course de mise en place du tube intérieur 22 dans l'extrémité de tube 23. Un 15 manchon 27, vissé sur un secteur fileté de l'extémité 23 en forme de douille, assure le maintien en position des tubes 21, 22 enfoncés l'un dans l'autre. Lorsque le liquide qui circule dans les canalisations tubulaires est à une température plus élevée que la température de 20 départ, les disques bimétalliques 16 s'incurvent de la manière indiquée par la figure 3 et poussent le tube 22 vers l'extérieur du tube extérieur 23, en s'opposant à la force du ressort 26 jusqu'à compensation du volume de liquide 12 augmenté par l'échauffement. Un autre mode de réalisation, représenté par la figure 4, d'un dispositif de compensation de volume incorporé aux canalisations 3 ou 5 pour combustible est constitué par deux extrémités de tubes 28, 29 qui sont disposés coaxialement l'une en face de l'autre et dans 30 le prolongement l'une de l'autre. La distance entre ces deux extrémités de tubes est enjambée par une pièce intermédiaire souple 30 en forme de tuyau qui s'engage dans des rainures annulaires 31 ménagées du côté frontal dans les extrémités des tubes et y est associée à des 35 Joints étanches 32. Des boulons 34 engagés dans des - 10 brides 33 des extrémités 28, 29 des tubes fixentjpar serrage d'écrous 351la position des tubes 28, 29 dans le sens de la longueur de telle manière que les extrépités des tubes ne s'éloignent pas l'une de l'autre, c'est-à-dire que la distance entre les extrémités des tubes est toujours la même. La pièce inqermédiaire élastique 30 entoure une enveloppe de protection constituée par des ressorts bimétalliques 36 en forme de bandes, c'est-à-dire que les bandes bimétalliques 30 qui sont 10 fixées dans les c8tés frontaux des extrémités des tubes sous la pièce intermédiaire 30 soutiennent la pièce intermédiaire 30 à la manière d'un corset. Lorsque la température du liquide s'élève et que, par conséquent, son volume 12 augmente, les bandes bimétalliques 36 s'in15 curvent vers l'extérieur et incurvent la pièce intermédaire 30 dans le sens radial vers l'extérieur dans une proportion correspondant à l'augmentation du volume de liquide 12 due à la température, ce qui donne une cavité de plus grand volume; la position fixe des extrémités de tubes 28, 29 rend inutile une compensation de l'augmentation du volume de la cavité. Le dispositif de compensation de volume représenté par la figure 5 est monté dans un filtre relié à la canalisation 3 pour combustible. Une membrane 40, tendue 25 dans l'enveloppe de filtre 38 au-dessus d'une partie de filtre 39, sépare une chambre à liquide 42, traversée par le liquide dans le sens des flèches 41, d'une chambre de compensation 43 située au-dessus de la membrane 40. Un ressort 46, qui prend appui dans un évidement 44 du 30 couvercle d'enveloppe 45, s'applique contre le côté supérieur de la membrane 40 et la pousse contre un prolongement 47 du piston 48 qui dépasse d'un corps dilatable 49. le corps dilatable 49, qui se trouve à l'intérieur de la partie de filtre 39, prend appui contre 35 le prolongement d'une tubulure d'arrivée 51. Le corps - 11 dilatable 49 est un élément de construction connu dans lequel une substance qui se dilate fortement sous l'action de la chaleur, par exemple une cire, est contenue dans une enveloppe 50. Toute élévation de la température 5 du liquide qui s'écoule dans le sens des flèches 41 pmovoque un déplacement vers l'extérieur du piston 48, de sorte que la membrane 40 est déplacée en s'opposant à la force du ressort 46 et que le volume de la chambre de compensation diminue en même temps que le volume de 10 la chambre à liquide 42 augmente; l'arrivée d'un liquide plus froid provoque l'effet inverse, c'est-à-dire que le piston 48 est enfoncé plus profondément par le ressort 46 dans l'enveloppe 50 et que la membrane 40 descend plus bas dans la chambre à liquide 42 en en réduisant le vo5 lume. - 12 REVENDICATIONS 1. Procédé de mesure du débit de liquides soumis à des variations de température, notamment de mesure de la consommation de combustible d'un moteur à combustion comportant un dispositif d'injection, caractérisé en ce 5 que le volume de la cavité constituée par le système de canalisations qui contient le liquide entre l'appareil d'utilisation du combustible et l'appareil de mesure du débit augmente ou diminue automatiquement de manière à conrespondre aux variations de volume du liquide 10 provoquées par les variations de température. 2. Dispositif pour l'application du procédé selon la revendication 1, caractérisé par un élément de construction placé sur le trajet du liquide dans la canalisation tubulaire entre l'appareil (4) de mesure du débit et l'appareil (1) d'utilisation du combustible et qui agit sur le volume en fonction de la température. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce au'un ressort bimétallique (16) placé dans la chambre à liquide (10) d'un séparateur (7) de bulles de gaz 20 relié à une canalisation (3, 5) pour combustible est accouplé à un élément mobile (18) qui, au-dessous d'ouverture (13, 14) d'entrée et de sortie du liquide, sépare la chambre à liquide (10) d'une chambre de oampensaticn. (19). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par une tige (17) accouplant le ressort bimétallique (16) à une membrane (18). Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que deux canalisations tubulaires (21, 22) qui s'en30 gagent l'une dans l'autre et peuvent se déplacer l'une par rapport à l'autre, c'est-à-dire un tube intérieur et un tube extérieur, constituent une liaison tubulaire extensible (20). -13 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le tube intérieur(22)qui s'engage dans l'extrémité en forme de douille (23) du tube extérieur (21) est poussé par un ressort (26) contre un disque bimétalli5 que (16) placé dans le tube extérieur (21). 7. Dispositif selon l'une des revwndications 5 ou 6, caractérisé par deux disques bimétalliques (16) placés dans le tube extérieur (21) l'un contre l'autre et s'incurvant en sens inverse l'un de l'autre. 8. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par une pièce intermédiaire souple (30) en forme de tuyau qui est fixéeentre deux extrémités de tubes (28, 29) situéescoaxialement dans le prolongement l'une de l'autre et qui entoure une surface d'enveloppe constituée 15 par des ressorts bimétalliques (36). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par une surface d'enveloppe constituée par des ressorts bimétalliques (36) en forme de bandes. 10. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par une membrane (40) qui, dans l'enveloppe (38) d'un filtre (37) monté dans une canalisation (3, 5), est tendue entre une partie de filtre (39) et une chambre de compensation (43) et qui est soumise à l'action d'une ressort (46) placé dans la chambre de compensation (46) et par un élément dilatable (49) qui est placé à l'intérieur de la partie de filtre (39) et qui s'applique contre la membrane (40) 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'élément dilatable (49) est un élément qui se di30 late sous l'action de la chaleur et qui, dans une enveloppe (50), contient une substance qui se dilate fortement sous l'action de la chaleur et pousse à l'extérieur de l'enveloppe (50) un piston (48) comportant un prolongement (47) déplaçant la membrane (40) en s'oppo35 sant à la force du ressort (46).