Brevet FR2647207A1 — publié le 19901123

Appareillage pour la détermination de la variation temporelle de la quantité de carburant sortant d'un injecteur dans un moteur à injection La présente invention concerne un appareil- lage pour la détermination de la variation temporelle de la quantité de carburant sortant d'un injecteur d'un moteur à injection de carburant et compression d'air, comportant un tube de mesure rempli de liquide, relié à l'injecteur et qui est pourvu d'un dispositif de réglage d'une pression déterminée dans le tube de mesure et d'un dispositif d'amortissement d'ondes de pression passant dans le liquide. Dans un appareillage de ce genre, déjà connu d'après la revue "Motortechnische Zeitschrift", MTZ 25/7 (1964), pages 268-282, il est prévu de régler la pression dans un tube de mesure par l'intermédiaire d'une première soupape d'étranglement. Pour amortir les ondes de pression réfléchies sur la soupape d'étranglement après terminaison de l'injection (réduction de la section de passage) et qui altéreraient le résultat de mesure, jusqu'au début de l'injection suivante, il est prévu dans le tube de mesure, encore avant la soupape d'étranglement servant au réglage de pression, une autre soupape d'étranglement dans laquelle l'onde de pression réfléchie est amortie additionnellement lors d'un passage en alternance et par suite d'une augmentation du frottement sur paroi dans cette zone. Ce dispositif de mesure présente cependant l'inconvénient que, pour chaque point de fonctionnement du moteur à combustion interne, il est nécessaire d'effectuer un réglage séparé et compliqué des deux soupapes d'étranglement l'une par rapport à l'autre afin d'empêcher l'influence perturbatrice d'ondes de pression réfléchies sur le résultat de mesure. L'invention a en conséquence pour but de créer un appareillage du type défini dans le premier paragraphe et à l'aide duquel il soit possible de déterminer d'une façon simple et exempte de perturbations la variation, temporelle de la quantité de carburant injectée pour chaque point de fonctionnement du moteur. Le problème est résolu conformément à l'invention en ce que le dispositif d'amortissement des ondes de pression est un faisceau tubulaire se composant de plusieurs tubes d'amortissement de petite section, la somme des sections individuelles des tubes d'amortissement étant au moins approximativement égale à la section du tube de mesure, et en ce que le dispositif de réglage de pression est un régulateur- de pression disposé en arrière du faisceau tubulaire. Du fait qu'il n'intervient aucune réduction de section de passage dans la zone de transition avec le faisceau tubulaire d'amortissement, il ne se produit en cet endroit aucune réflexion de l'onde de pression déclenchée par le processus d'injection. Par contre, à l'extrémité du tube de mesure, il se produit encore une réflexion d'ondes de pression Sur le régulateur de pression. Cette onde de pression qui se déplace en alternance subit cependant, lors Z de son passage dans le faisceau tubulaire se composant d'un grand nombre de tubes individuels de petite section, un très fort amortissement, notamment du fait qu'il se produit dans cette zone, à cause de l'augmentation de surface, une augmentation du frottement 2' Sur paroi. Du fait que l'onde de pression a déjà Franchi le faisceau tubulaire avant d'atteindre le régulateur de pression, qui ferme ou diminue la section de passage, il se produit à l'extrémité du tube seulement encore une réflexion d'une onde de pression déjà amortie. Du fait que le régulateur de pression est disposé en aval du faisceau tubulaire, on est assuré qu'en chaque point de fonctionnement du moteur, la pression de service prédéterminée dans le tube de mesure ne puisse pas être dépassée. Avant qu'il se produise, après un processus d'injection, une augmentation de la pression au-dessus de la pression de service prédéterminée, une petite quantité correspondante du liquide se trouvant dans le tube de mesure parvient au régulateur de pression. Avec l'appareillage conforme à l'invention, on est ainsi assuré que le contenu du tube de mesure soit complètement restabilisé jusqu'au début de l'injection suivante, d'une façon indépendante du point de fonctionnement (charge et vitesse de rotation) pour lequel est déterminé le profil d'injection. Il n'est ainsi plus nécessaire d'effectuer,. en 'chaque point de fonctionnement du moteur, une régulation mutuelle compliquée du dispositif de réglage de pression et du dispositif d'amortissement d'ondes de pression réfléchies ou traversant le liquide du tube de mesure Selon une autre particularité de l'appareAi lage conforme à l'invention, le régulateur de pression est agencé d'une manière simple par le fait que la soupape à membrane comporte deux chambres séparées par une membrane et dont la première chambre est reliée avec le tube de mesure, avec un conduit de décharge, la section de passage du conduit de décharge pouvant être commandée par- l'intermédiaire de la membrane; et par le fait que la seconde chambre est sollicitée par une pression correspondant à la pression de service prédéterminée. Du fait que la relation entre le débit d'injection et la variation de pression est fonction, entre autres, de la densité du contenu du tube de mesure et de la vitesse du son dans le contenu de ce tube de mesure, et du fait que ces deux grandeurs sont également fonction de la température, il est possible d'obtenir une amélioration additionnelle de la précision de mesure en prévoyant un dispositif pour maintenir constante la température du tube de mesure et du faisceau tubulaire. En outre, le maintien de la température du tube de mesure à une valeur constante empêche les réflexions additionnelles à partir du tube de mesure sous l'effet de stratifications déterminées de la température (différences de densité). Selon encore d'autres particularités de l'appareillage conforme à l'invention: - Le régulateur de pression est une soupape à membrane sollicitée par pression de gaz, qui est ouverte au-dessus d'une pression de service prédéterminée dans le tube de mesure et qui est autrement fermée. - La seconde chambre est reliée à une source de pression pouvant être commandée. - Le faisceau tubulaire d'amortissement se compose de onze tubes individuels ayant chacun un diamètre intérieur de 1,5 mm. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence, dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin unique annexé qui représente un schéma de principe d'un exemple de réalisation d'un appareillage conforme à l'invention. Sur le dessin est désigné par 1 un injecteur de carburant d'un moteur Diesel, par l'intermédiaire duquel le carburant provenant d'une pompe d'injection à haute pression, non représentée sur le dessin, est introduit dans la chambre de combustion du moteur. Pour la détermination de la variation temporelle de la quantité de carburant injectée au cours de différentes injections, l'injecteur 1 est démonté - de la culasse du moteur et est relié à un tube de mesure 2, qui est rempli de carburant pour moteur Diesel. Sur la longueur de ce tube de mesure 2, il est prévu un faisceau tubulaire 4 se composant de onze tubes d'amortissement 3. Le diamètre intérieur de chaque tube d'amortissement s'élève à 1,5 mm. La section du tube de mesure 2 est alors égale à la somme des sections des différents tubes d'amortissement 3. En arrière du faisceau tubulaire 4, le tube de mesure 2 est relié à un régulateur de pression 5 agencé comme une soupape à membrane. La soupape à membrane 5 se compose d'un carter 6, qui délimite deux chambres 8 et 9 séparées l'une de l'autre par une membrane 7. La première chambre 8 est reliée au tube de mesure 2. En outre, de cette première chambre 8 part un conduit de décharge 10 dont la section de passage peut être commandée par la membrane 7 de telle sorte que, quand la pression dans la première chambre 8 est supérieure à celle régnant dans la seconde chambre 9, le conduit de décharge 10 soit ouvert et que, dans le cas o la pression dans la seconde chambre 9 est supérieure à celle régnant dans la première chambre 8, le conduit de décharge reste fermé par la membrane 7. La seconde chambre 9 est reliée à une source de pression de gaz, non visible cependant sur le dessin mais librement réglable. Par l'intermédiaire du régulateur de pression 5, il est ainsi possible de régler dans le tube de mesure 2 toute pression de service appropriée. Dans la zone du raccordement avec l'injecteur de carburant 1, il est prévu sur la paroi extérieure du tube de mesure 2 plusieurs rubans 11 de mesure d'allongement, répartis sur sa périphérie, reliés entre eux d'une manière appropriée et par l'intermédiaire desquels est capté l'allongement du tube de mesure produit par le passage du nombre de pressions après un processus d'injection, ou bien un signal électrique correspondant à cette grandeur. Ce signal est applique, par l'intermédiaire du conducteur 12 de valeurs de mesure à une unité électronique de commande ou d'évalua- tion 13. L'ensemble du tube de mesure 2, y compris le faisceau tubulaire d'amortissement 4, est dispose, pour augmenter la précision de mesure, dans un bain de liquide, non représenté sur le dessin pour le simplifier, dont la température est maintenue constante. Lorsque maintenant une injection est effectuée par l'intermédiaire de l'injecteur 1, il se produit une onde de pression qui traverse le liquide se trouvant dans le tube de mesure. La variation temporelle de cette onde de pression est directement proportionnelle à la variation temporelle de la quantité de carburant injectée. Du fait que cette onde de pression produit maintenant dans le tube un allongement temporel correspondant, le signal transmis par l'inter- médiaire du ruban 11 de mesure d'allongement et du conducteur 12 de valeur de mesure à l'unité de commande 13, correspond exactement à la variation temporelle de la quantité de carburant injectée. Cette variation est affichée, après une évaluation correspondante dans l'unité électronique de commande 13 (en tenant compte des constantes de proportionnalité) par l'inter- médiaire d'une unité d'affichage appropriée, par exemple un oscilloscope 19. A cet égard, la surface située en dessous de la courbe 20 représente la quantité totale injectée dans un processus d'injection. A l'intérieur de l'unité électronique de commande 13, la variation d'injection est intégrée et elle peut être affichée sous la forme d'une quantité d'injection totale ou partielle. Additionnellement, des écarts entre les quantités d'injection d'un cycle à l'autre sont affichés. En outre, l'unité électronique de commande 13 produit une tension de déviation qui est angulairement constante et à l'aide de laquelle il est possible d'observer sur l'oscilloscope un intervalle angulaire indépendamment de la vitesse de rotation. L'onde de pression continue à se propager au travers du liquide du tube de mesure et elle arrive finalement dans le faisceau tubulaire d'amortissement 4 conforme à l'invention. Du fait qu'il ne se produit aucune réduction de section de passage lors de l'arrivée dans le faisceau de tubes 4 (la section du tube de mesure 2 est égale à la somme des sections individuelles des tubes d'amortissement 3), il ne se produit également aucune réflexion de l'onde de pression en cet endroit. La surface relativement grande existant dans le faisceau de tubes 4 produit cependant un frottement lors d'un premier passage dans le faisceau de tubes 4. L'onde de pression déjà amortie qui sort maintenant du faisceau de tubes 4 est réfléchie ensuite sur le régulateur de pression 5. Si la pression exercée dans le tube de mesure 2 par l'onde de pression augmentait pendant une courte durée au-dessus de la valeur prédéterminée, la membrane 7 se soulèverait du conduit de décharge 10 et il s'écoulerait du liquide jusqu'à ce que le conduit de décharge 10 soit à nouveau fermé par la membrane 7, c'est-à-dire jusqu'à ce que la pression dans le tube de mesure 2 ou dans la chambre 8 passe à nouveau brusquement en dessous de la pression régnant dans la chambre 9. L'onde de pression réfléchie par le régulateur de pression 5 passe maintenant à nouveau dans le faisceau de tubes 4 et elle est alors soumise à un nouvel amortissement. L'onde de pression est finalement à nouveau réfléchie sur l'injecteur 1 et elle revient à nouveau dans le faisceau de tubes 4. Du fait de l'augmentation du frottement dans le faisceau de tubes 4, les dernières ondes résiduelles engendrées dans la canalisation sont déjà amorties au bout d'un temps court, de sorte qu'on est assuré dans tous les cas que le contenu du tube de mesure soit parfaitement stabilisé au repos jusqu'au début de l'injection suivante. On exclut ainsi une altération du résultat de mesure sous l'effet d'une combinaison éventuelle de l'onde de pression existante avec des ondes résiduelles d'injections précédentes se manifestant encore dans la canalisation. Cela s'applique aussi bien à des injections se succédant à des intervalles courts, comme cela est le cas pour des vitesses élevées et des moteurs, que pour de grandes quantités d'injection, comme cela est le cas pour de fortes charges des moteurs. La chambre 9 du régulateur de pression ne doit pas être obligatoirement reliée à une source de pression pouvant être commandée et elle peut être également hermétiquement fermée. La pression de service dans le tube de mesure peut ainsi être cependant réglée seulement à une valeur déterminée. Au lieu de déterminer la variation de pression dans le tube de mesure au moyen de rubans de mesure d'allongement, on peut également opérer au moyen d'un piézo-capteur de pression, qui est en liaison avec le liquide se trouvant dans le tube de mesure par l'intermédiaire d'un trou de mesure. Pour réduire la longueur de construction, il est avantageux d'agencer la canalisation se composant du tube de mesure et du faisceau de tubes sous la forme d'une spirale tubulaire comportant plusieurs spires. REVENDICATIONS - 1. Appareillage pour la détermination de la variation temporelle de la quantité de carburant sortant d'un injecteur d'un moteur à injection de carburant et compression d'air, comportant un tube de mesure rempli de liquide, relié à l'injecteur et qui est pourvu d'un dispositif de réglage d'une pression déterminée dans le tube de mesure et d'un dispositif d'amortissement d'ondes de pression passant dans le liquide, caractérisé en ce que le dispositif d'amortissement des ondes de pression est un faisceau tubulaire (4) se composant de plusieurs tubes d'amortisse- ment (3) de petite section, la somme des sections individuelles des tubes d'amortissement (3) étant au moins approximativement égale à la section du tube de mesure (2), et en ce que le dispositif de réglage de pression est un régulateur de pression (5) disposé en arrière du faisceau tubulaire (4). 2. Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le régulateur de pression (5) est une soupape à membrane sollicitée par pression de gaz, qui est ouverte au-dessus d'une pression de service prédéterminée dans le tube de mesure (2) et qui est autrement fermée. 3. Appareillage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la soupape à membrane (5) comporte deux chambres (8 et 9) séparées par une membrane (7) et dont la première chambre (8) est reliée avec le tube de mesure (2) et avec un conduit de décharge (10), la section de passage du conduit de -décharge (10) pouvant être commandée par l'inter- médiaire de la membrane (7), et en ce que la seconde chambre (9) est sollicitée par une pression correspondant à la pression de service prédéterminée. 4. Appareillage selon la revendication 3, caractérisé en ce que la seconde chambre (9) est reliée à une source de pression pouvant être commandée. 5. Appareillage selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est prévu un dispositif pour maintenir constante la température du tube de mesure (2) et du faisceau tubulaire (4). 6. Dispositif selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le faisceau tubulaire d'amortissement (4) se compose de onze tubes individuels (3) ayant chacun un diamètre intérieur de 1,5 mm.