Brevet FR2627280A1 — publié le 19890818

Dispositif de mesure d'un débit masse d'air d'aspi- ration de moteurs à combustion interne." L'invention concerne un dispositif de mesure d'un débit masse d'air pour mesurer la masse d'air d'aspiration de moteurs à combustion interne avec un corps de support s'étendant transversalement au sens de l'écoulement, présentant parallèlement au sens d'é- coulement un premier passage, dans lequel un premier filament de chauffage maintenu par des points d'appui est tendu, de sorte que chacune de ses extrémités est reliée à un point d'appui et maintenue entre ses ex- trémités en formant une boucle dont les sections de filament se croisant, sont reliées ensemble électri- quement, étant maintenu par au moins un point d'appui central émergeant dans la boucle. On connaît déjà un dispositif de mesure de débits masse d'air (DE-OS 33 26 047), pour lequel se présente toutefois le problème de prévoir, avec une précontrainte suffisamment importante, le long fila- ment individuel dans l'un des passages, précontrainte garantissant également pendant un processus nécessaire de recuit, une allure raide du filament de chauffage. Le dispositif de mesure d'un débit masse d'air, selon l'invention est caractérisé en ce qu'un deuxième passage est réalisé parallèlement au premier passage dans le corps de support, deuxième passage se développant également parallèlement au sens de l'écou- lement, séparé du premier passage par une nervure du corps de support et dans lequel un deuxième filament de chauffage relié électriquement au premier filament, est maintenu par des points d'appui et tendu de sorte que chacune de ses extrémités est reliée à un point d'appui et est maintenue entre ses extrémités, en for- mant une boucle, dont les sections de filament se croisant sont reliées ensemble de manière électrique- ment conductrice, étant maintenu par au moins un point d'appui central émergeant dans la boucle. Il présente, de ce fait, l'avantage que la tension du filament de chauffage, nécessaire au fonctionnement de longue du- rée du dispositif de mesure d'un débit masse d'air, est rendue possible, ce qui ne produit tout au plus qu'une influence insignifiante sur les résultats de mesure ou l'aptitude au fonctionnement, même pour un très grand nombre de processus de circuit pendant la durée de vie prévue du dispositif de mesure d'un débit d'air. Des perfectionnements et des améliorations avantageux du dispositif de mesure d'un débit d'air indiqué au début, sont caractérisés en ce que: Le corps de support comprenant les passages, émerge verticalement dans le tube d'aspiration d'air se développant horizontalement et chaque filament de chauffage étant tendu en forme de V sur trois points d'appui, dans chaque passage, de sorte que la boucle de chaque filament de chauffage est disposée tournée vers la face frontale inférieure de chaque passage. Le corps de support, comprenant les passa- ges, émerge verticalement dans le tube d'aspiration d'air se développant horizontalement et chaque fila- ment de chauffage étant tendu en forme de V sur trois points d'appui, dans chaque passage, de sorte que la boucle de chaque filament de chauffage est disposée tournée vers la nervure inférieure de chaque passage. Il est avantageux de disposer les passages l'un au-dessus de l'autre en direction de l'axe longi- tudinal du corps de support, faisant qu'il en résulte une forme élancée du corps de support, émergeant dans le tube d'aspiration du moteur à combustion interne, pouvant, de ce fait, être introduit dans le tube d'as- piration, par de petites ouvertures situées dans la paroi de celui-ci. Il est particulièrement avantageux d'enfi- cher verticalement le corps de support comprenant les passages, dans le tube d'aspiration se développant ho- rizontalement, et de tendre dans chaque passage chaque filament de chauffage, en forme de V, sur trois points d'appui, de sorte que la boucle de chaque filament de chauffage soit tournée vers la surface frontale infé- rieure de chaque passage. On obtient, de ce fait, que pendant un processus de recuit, la chaleur montant vers le haut ne conduise pas à un échauffement supplé- mentaire du brasage au point de croisement des sec- tions de filament formant la boucle, provoquant la formation d'un grain grossier amoindrissant la résis- tance. Bien plus, la chaleur montant vers le haut est utilisée pour veiller à un recuit suffisamment bon des extrémités de filament à leurs points d'appuis, aux- quels s'ensuit une évacuation relativement bonne de la chaleur du filament. Il est avantageux de relier les filaments de chauffage électriquement ensemble en série. Un autre avantage résulte de la formation des passages avec une section de forme rectangulaire. Les passages sont disposés l'un sur l'autre en direction d'un axe longitudinal du corps de sup- port. Diverses autres caractéristiques et avantage du dispositif, selon l'invention, ressortent de la description détaillée qui suit. Un mode de réalisation de l'invention est représenté à titre d'exemple non limitatif aux dessins annexés auxquels: - la figure 1 est une représentation sous forme de schéma d'un dispositif de mesure d'un débit masse d'air, - la figure 2 représente un premier exemple de réalisation d'un dispositif de mesure d'un débit masse d'air selon l'invention, - la figure 3 représente partiellement un deuxième exemple d'un dispositif de mesure d'un débit masse d'air selon l'invention. On désigne par 1 à la figure 1 une section d'écoulement, par exemple un tube d'aspiration d'air d'un moteur à combustion interne, non représenté, au moyen duquel un fluide s'écoule en direction des flè- ches 2, par exemple l'air aspiré par le moteur à com- bustion interne. Une résistance de mesure, dépendant de la température, réalisée sous forme d'un premier filament de chauffage 3 se trouve par exemple faire partie d'un dispositif de mesure d'un débit masse d'air et, branché électriquement en série avec celui- ci, une résistance de mesure dépendant de la tempéra- ture, sous forme d'un deuxième filament de chauffage 17, résistances parcourues par la grandeur de sortie d'un régulateur, fournissant simultanément la grandeur d'entrée du régulateur. 'La température des filaments de chauffage 3, 17 est réglée par le régulateur à une valeur fixe, située au-dessus de la température moyen- ne de l'air. Si maintenant la vitesse d'écoulement, c'est-à-dire la masse d'air s'écoulant par unité de temps, croît avec une valeur de débit Q, les filaments de chauffage 3, 17 se refroidissent plus fortement. Ce refroidissement est ramené, à titre d'information, à l'entrée du régulateur, de sorte que celui-ci accroît sa grandeur de sortie, de façon à ce que s'établisse à nouveau la valeur de température déterminée aux fila- ments de chauffage 3, 17. La grandeur de sortie du ré- gulateur règle chaque fois, à la valeur déterminée;- la température des filaments de chauffage 3, 17, lors de la modification de la valeur de débit Q de l'air, et représente simultanément une valeur pour le débit mas- se d'air qui s'écoule et peut être amené à titre de valeur de mesure du débit Us, par exemple à un circuit de dosage d'un moteur à combustion interne, pour ajus- ter la masse de carburant nécessaire à la masse d'air aspirée par unité de temps. Les filaments de chauffage 3, 17 sont dispo- sés dans un circuit de mesure de résistance, par exem- ple un circuit en pont, et forment avec une résistance de référence 4 une première branche du pont, en paral- lèle de laquelle est branchée une autre branche de pont, construite à partir des deux résistances fixes 5 et 6. Un point de prélèvement 7 se trouve entre les filaments de chauffage 3, 17 et la résistance 4, et un point de prélèvement 8 se trouve entre les résistances 5 et 6. Les deux branches de pont sont branchées en parallèle aux points 9 et 10. La tension diagonale des ponts apparaissant entre les points 7 et 8 est amenée à l'entrée d'un amplificateur 11, aux bornes de sortie duquel sont raccordés les points 9 et 10, de sorte que sa grandeur de sortie alimente les ponts en tension de fonctionnement, respectivement en intensité de fonc- tionnement. La valeur de mesure de débit Us servant simultanément de grandeur de réglage peut être préle- vée entre les bornes 12 et 13, ainsi qu'indiqué. Les filaments de chauffage 3, 17 sont chauf- fés au moyen du courant les traversant, jusqu'à une valeur pour laquelle la tension d'entrée de l'amplifi- cateur 1, la tension diagonale de pont, prend une va- leur nulle ou bien une valeur prédéterminée. Une cer- taine intensité s'écoule de la sortie de l'amplifica- teur 11 dans le circuit en pont. Si, par suite de la variation de la masse Q de l'air s'écoulant, la tempé- rature des filaments de chauffage 3, 17 varie, la ten- sion change à la diagonale du pont, et l'amplificateur 11 règle la tension d'alimentation de pont, respecti- vement l'intensité de pont, à une valeur pour laquelle le pont est à nouveau équilibré ou bien est désaccordé d'une manière déterminée. La grandeur de sortie de l'amplificateur 11, la grandeur de réglage Us, repré- sentent aussi bien que l'intensité passant dans les filaments de chauffage 3, 17 une valeur de mesure du débit pour la masse d'air s'écoulant, par exemple la masse d'air aspirée par un moteur à combustion inter- ne, et peut être introduite dans un appareil de com- mande électronique 29, commandant, par exemple au moins une soupape d'injection de carburant 30. Concernant la compensation de l'influence de la température de l'air sur le résultat des mesures, il peut être approprié de brancher dans la deuxième branche du pont une résistance de compensation 14 fonction de la température de l'air s'écoulant autour. La valeur des résistances 5, 6 et 14 doit être choisie de façon que la puissance dissipée de la résistance de compensation 14 dépendant de la température, produite par le courant s'y écoulant, est d'une faible valeur telle que la température de la résistance de compensa- tion 14 ne change pratiquement pas avec les variations de la tension de pont, mais correspond constamment à la température de l'air s'écoulant. La résistance de référence 4 est de manière appropriée, également dis- posée dans la section d'écoulement 1, ou en liaison conductrice de la chaleur par rapport à la paroi 31 du tube d'aspiration d'air délimitant la section d'écou- lement, de façon que la chaleur dissipée de la résis- tance de référence 4 puisse être évacuée par l'air s'écoulant ou la paroi 31. La figure 2 représente un premier exemple de réalisation du dispositif de mesure d'un débit masse d'air selon l'invention, dont le circuit électrique est représenté sur la figure 1. Le tube d'aspiration d'air, avec la paroi 31, doit se développer horizonta- lement, et l'air doit s'écouler perpendiculairement au plan du dessin. Un corps de support 33 émerge à tra- vers une ouverture 41 située dans la paroi 31, corps réalisé de préférence de manière élancé et cylindri- que, par rapport à un axe longitudinal 32 se dévelop- pant horizontalement. Le corps de support 33 est pour- vu d'un premier passage 34 et d'un deuxième passage 35 disposés l'un au-dessus de l'autre. Chacun des passa- ges 34, 35 présente, de préférence, une section de forme rectangulaire à parois latérales parallèles au sens de l'écoulement 2. Le premier filament de chauf- fage 3, en forme de V, est conduit dans le premier passage 34 depuis un point d'appui 36, en passant par un point d'appui central 37, jusqu'à un troisième point d'appui 38. De la même manière, le deuxième fi- lament de chauffage 17 est conduit dans le deuxième passage 35 du point d'appui 36, en passant par le point d'appui central 37, jusqu'au troisième point d'appui 38. L'une des extrémités de chaque filament de chauffage 3, 17 est fixée de manière électriquement conductrice au point d'appui 36, de préférence par brasage ou soudage, tandis que l'autre extrémité de chaque filament de chauffage, est reliée de manière électriquement conductrice au point d'appui 38. Chacun des filaments de chauffage 3, 17 est guidé sous forme d'une boucle 39 sur chaque point central 37. L'accro- chage de ce type pour un filament, au moyen d'une bou- cle, est déjà connu selon le document DE-PS 28 45 662, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de revenir en dé- tail sur ce point. Les deux sections de filament se croisant, de chaque boucle 39, de chaque filament 3, 17 sont brasées ensemble en forme de rectangle. Les passages 34, 35 réalisés de préférence en forme de rectangle, présentent des faces latérales longues 42, se développant parallèlement à l'axe longitudinal 32, et des faces frontales courtes 43, se développant per- pendiculairement à l'axe longitudinal 32. La résistance de référence 4 est, de préfé- rence, formée au moyen d'un filament de résistance, enroulé sur une section partielle 44 du corps de sup- port 33 émergeant également dans la section d'écoule- ment. La résistance de référence 4 est disposée à dis- tance du premier passage 34 sur le corps de support. L'extrémité du corps de support 33, opposée au premier passage 34, est reliée à un carter de cir- cuit 45, monté sur la paroi 31, à l'extérieur du tube d'aspiration d'air 1, et présente un raccordement à prise 46 pour l'alimentation en courant et la déli- vrance du signal. Le corps de support 33 est, de pré- férence, réalisé sous forme de partie coulée par in- jection en matière plastique et présente entre le pre- mier passage 34 et le deuxième passage 35, une nervure 48. Les points d'appui 36, 37, 38 sont injectés dans le corps de support 33, réalisé sous forme de partie coulée par injection en matière plastique et montés ainsi de manière isolée électriquement. Pour les points d'appui 36, 37, 38 en fil, ce fil a un diamètre d'environ 0,4 mm. Le point d'appui central 37 est, à cette occasion, plié de manière avantageuse de façon qu'il émerge sous forme d'un crochet dans chaque bou- cle 39 d'un filament de chauffage 3, 17. Chaque fila- ment de chauffage 3, 17 fabriqué, de préférence, en platine présente un diamètre d'environ 0,07 mm. La tension de chaque filament de chauffage 3, 17 en forme de V, chacune des boucles 39 étant montée à proximité de l'une des surfaces frontales 43 de chaque passage 34, 35, tandis que les extrémités de chaque filament de chauffage 3, 17 sont montées à proximité des surfa- ces frontales 43 opposées, de chaque passage 34, 35, y permet également, du fait des courtes sections de fi- lament, l'application d'une tension suffisamment éle- vée pour le fonctionnement de la mesure dans le tuyau d'aspiration d'air d'un moteur à combustion interne, tension restant également conservée à une valeur suf- fisante, pendant un processus de calcination nécessai- re de dépôts vers un recuit de chaque filament de chauffage. Ainsi qu'on le sait par exemple, selon le document DE-PS 28 45 662, lors du processus de calci- nation de nettoyage, chaque filament 3, 17 est chauffé au-dessus de sa température normale de fonctionnement qui est par exemple de 120'C, jusqu'à environ 1.OOOC, de façon que les dépôts se trouvant sur la surface de chaque filament de chauffage puissent être calcinés. Les dépôts existant sur les filaments de chauffage mè- nent à une variation indésirable de la caractéristique du dispositif de mesure d'un débit masse d'air, de sorte que chaque élimination de ces dépôts des fila- ments de chauffage garantit une mesure exacte de la masse d'air aspirée, pour une durée de vie importante du dispositif de mesure d'un débit masse d'air. Les filaments de chauffage 3, 17 sont avan- tageusement disposés symétriquement par rapport à l'axe longitudinal 32 du corps de support 33 et peu- vent être tournés l'un vers l'autre avec leur boucle 39 dans une forme de réalisation donnée, étant ainsi fixés à proximité de la nervure 48, de sorte que, dans le cas d'une disposition verticale du corps de support 33, par rapport au tuyau d'aspiration d'air 1 se déve- loppant horizontalement, les extrémités du premier fi- lament de chauffage 17 sont tournées vers le haut et les extrémités du deuxième filament de chauffage 17 sont tournées vers le bas. Il s'est alors révélé que, dans le cas d'une disposition du premier filament de chauffage 3, dans le premier passage 34, avec une bou- cle 39 disposée au-dessous des extrémités de filament, la durée de vie était notablement supérieure à une disposition du deuxième filament de chauffage 17, tel- le que montrée dans le deuxième passage 35, avec la boucle 39 disposée au-dessus des extrémités de fila- ment. La cause de ce phénomène réside dans le fait que, lors d'un processus de recuit de nettoyage, la chaleur apparaissant monte chaque fois vers la surface frontale 43 de chaque passage 34, 35 qui est située en haut, de sorte que dans le cas de la disposition du premier filament 3, représentée dans le premier passa- ge 34, il en résulte un échauffement suffisamment fort également pour les extrémités de filament, tandis que la section relativement importante des points d'appui 36, 38 évite une surchauffe du brasage par évacuation suffisamment importante de la chaleur. Toute surchauf- fe du brasage dans le point de croisement 40 de la boucle 39 est évité dans cette disposition. Dans le cas de la disposition du deuxième filament de chauffage 17 représenté dans le deuxième passage 35, du fait de la chaleur montant pendant un processus de recuit'de nettoyage, il en résulte une zone d'accumulation de chaleur autour de la boucle 39, au voisinage de la nervure 48, faisant qu'on aboutit à une surchauffe indésirable du brasage au point de croisement 40 de la boucle 39 et-à la formation d'un grain grossier, pouvant conduire pendant le fonction- nement, déjà après 1.000 processus de recuit de net- toyage, à une destruction indésirablement anticipée de la liaison brasée. Au contraire de cela, dans le cas de cette disposition, une quantité de chaleur relati- vement importante est évacuée par les points d'appui 36, 38 pendant le processus de recuit de nettoyage, de sorte que la température n'y est pas atteinte pour calciner tous les dépôts dans une zone du filament de chauffage située à proximité des points d'appui 36, 38, faisant qu'on aboutit à une influence indésirable sur la caractéristique du dispositif de mesure d'un débit masse d'air. Au contraire de cela, la boucle 39 est mise en court-circuit électrique et transmet ainsi une quantité de chaleur notablement plus faible par le faible diamètre de filament, vers le point d'appui central 37. Comme suite de cette constatation dans le cas du deuxième exemple de réalisation amélioré, selon l'invention, correspondant à la figure 3, pour lequel les mêmes références que pour les représentations des figures 1 et 2 ont été utilisées pour des parties identiques ayant la même action, la disposition des deux filaments de chauffage 3, 17 dans chacun de leur passage 34, 35 a été choisie de façon que, comme pré- cédemment, ils soient tendus en forme de V et se déve- loppent dans le même sens, de façon que la boucle 39 de chaque filament de chauffage 3, 17 repose sur l'ex- trémité inférieure de chaque passage 34, 35, tandis que les extrémités de filament avec les points d'appui 36, 38 sont disposés dans les passages 34, 35 avec le corps de support 33 disposé verticalement dans un tuyau d'aspiration d'air se développant horizontale- ment, au voisinage des surfaces frontales 43 situées 262728C au-dessus. Dans cette disposition, il est important que les extrémités des deux filaments de chauffage 3, 17 se trouvent dans la zone de la chaleur accumulée se produisant à l'extrémité supérieure de chaque passage 34, 35, chaleur provoquant une calcination notablement meilleure des dépôts sur ces extrémités de fil, tandis que les points de croisement 40 ne sont pas surchauf- fés et qu'on évite, de ce fait, une formation de grain grossier et une destruction du brasage dans ces points de croisement 40. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, le corps de support comprenant les passages émerge verticalement dans le tube d'aspiration d'air se développant horizontalement et chaque filament de chauffage étant tendu en forme de V sur trois points d'appui, dans chaque passage, de sorte que la boucle de chaque filament de chauffage est disposée tournée vers la face frontale inférieure de chaque passage. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, le corps de support, comprenant les passages, émerge verticalement dans le tube d'aspiration d'air se développant horizontalement et chaque filament de chauffage étant tendu en forme de V sur trois points d'appui, dans chaque passage, de sorte que la boucle de chaque filament de chauffage est disposée tournée vers la nervure inférieure de chaque passage. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, les filaments de chauffage sont branchés électriquement ensemble en série. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de mesure d'un débit masse d'air pour mesurer la masse d'air d'aspiration de mo- teurs à combustion interne avec.un corps de support s'étendant transversalement au sens de l'écoulement, présentant parallèlement au sens d'écoulement un pre- mier passage, dans lequel un premier filament de chauffage maintenu par des points d'appui est tendu, de sorte que chacune de ses extrémités est reliée à un point d'appui et maintenue entre ses extrémités en formant une boucle dont les sections de filament se croisant, sont reliées ensemble électriquement, étant maintenu par au moins un point d'appui central émer- geant dans la boucle, caractérisé en ce qu'un deuxième passage (35) est réalisé parallèlement au premier pas- sage (34) dans le corps de support (33), deuxième pas- sage se développant également parallèlement au sens de l'écoulement (2), séparé du premier passage (34) par une nervure (48) du corps de support (33) et dans le- quel un deuxième filament de chauffage (17) relié électriquement au premier filament (3) est maintenu par des points d'appui (36, 37, 38) et tendu de sorte que chacune de ses extrémités est reliée à un point d'appui (36, 38) et est maintenue entre ses extrémi- tés, en formant une boucle (39), dont les sections de filament se croisant sont reliées ensemble de manière électriquement conductrice, étant maintenu par au moins un point d'appui central 37) émergeant dans la boucle (39). 2.- Dispositif de mesure d'un débit masse d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce que les passages (34, 35) présentent une section de forme rectangulaire. 3.- Dispositif de mesure d'un débit masse d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce que les passages (34, 35) sont disposés l'un sur l'autre en direction d'un axe longitudinal (32) du corps de support (33). 4.- Dispositif de mesure d'un débit masse d'air selon la revendication 3, caractérisé en ce que le corps de support (33) comprenant les passages (34, ), émerge verticalement dans le tube d'aspiration d'air (1) se développant horizontalement et chaque fi- lament de chauffage (3, 17) étant tendu en forme de V sur trois points d'appui (36, 37, 38), dans chaque passage (34, 35), de sorte que la boucle (39) de cha- que filament de chauffage (3, 17) est disposée tournée vers la face frontale (43) inférieure de chaque passa- ge (34, 35). 5.- Dispositif de mesure d'un débit masse d'air selon la revendication 3, caractérisé en ce que le corps de support (33), comprenant les passages (34, ), émerge verticalement dans le tube d'aspiration d'air (1) se développant horizontalement et chaque fi- lament de chauffage (3, 17) étant tendu en forme de V sur trois points d'appui (36, 37, 38), dans chaque passage (34, 35), de sorte que la boucle (39) de cha- que filament de chauffage (3, 17) est disposée tournée vers la nervure (48) inférieure de chaque passage (34, ). 6.- Dispositif de mesure d'un débit masse d'air selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que les filaments de chauf- fage (3, 17) sont branchés électriquement ensemble en série.