Brevet FR2757213A1 — publié le 19980619

Procédé et dispositif permettant de déterminer la richesse du mélange carburé d'un moteur Dans la thèse de doctorat de l'université Paris VI de Monsieur Changfu Li intitulée contribution à la mesure de la concentration locale en carburant dans les cylindres de moteur à allumage commandé soutenue le 10 décembre 1993, on propose de faire communiquer une chambre de combustion avec l'extérieur par un conduit. A l'embouchure vers l'extérieur du conduit est monté un élément électriquement résistant apte à catalyser une réaction d'oxydation d'un hydrocarbure. Cet élément est relié à une source de courant et fait partie d'un circuit de mesure. L'expérience a montré que les mesures de richesse ainsi effectuées ne sont pas précises et ne sont pas reproductibles du fait notamment de la superposition au phénomène d'oxydation d'un phénomène de refroidissement dû au débit du mélange gazeux.. L'invention pallie cet inconvénient par un dispositif de mesure grâce auquel il est possible de mesurer localement la richesse avec une meilleure précision et d'une manière très reproductible. L'invention a donc pour objet un dispositif de mesure coopérant avec au moins une chambre de combustion qui communique avec l'extérieur par un conduit à l'embouchure vers l'extérieur duquel est monté un premier élément électriquement résistant du dispositif apte à catalyser une réaction d'oxydation d'un hydrocarbure, relié à une source de courant et faisant partie d'un premier circuit de mesure, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend un second élément électriquement résistant, également disposé dans le conduit, ce second élément étant relié à une source de courant et faisant partie d'un second circuit de mesure. En prévoyant un second élément électriquement résistant n'engendrant pas de réaction catalytique, on peut déterminer, grâce à ce second élément et à son second circuit de mesure associé, la contribution à la variation de résistance engendrée par le débit du mélange gazeux, et en déduire, par comparaison avec la résistance obtenue dans le premier circuit de mesure, la richesse d'une manière précise et reproductible. II est prévu de préférence une vanne sur le conduit. On ouvre la vanne lorsque l'on veut mesurer la richesse. Avantageusement, il est prévu des moyens de commande de l'ouverture de la vanne en fonction du cycle moteur. L'invention vise également un procédé de détermination de la richesse d'un mélange contenant un hydrocarbure, qui consiste à faire passer le mélange sur un premier élément électriquement résistant relié à une source de courant alors que le premier élément est porté à une température de catalyse, caractérisé en ce qu'il consiste à faire passer le mélange sur un second élément électriquement résistant et relié à une source de courant et à déduire la richesse du mélange de la différence entre les résistances du premier et du second élément. La source de courant alimentant le premier et le second élément peut être la même. Le conduit peut passer dans la culasse mais de préférence il est ménagé dans le corps d'une bougie d'allumage pour affaiblir le moins possible la culasse. La figure unique du dessin annexé illustre l'invention. Sur l'axe XX' d'un moteur à combustion interne est monté un volant 1. Une culasse délimite une chambre de combustion 2 dans lequel se déplace le piston 3. Une bougie 4 munie d'électrodes d'allumage est vissée dans la culasse. Un conduit 5 de diamètre compris entre 0,1 et 0,5 mm environ passant dans la bougie débouche dans la chambre 2 de combustion d'une part et se prolonge à l'extérieur. Sur le conduit 5 est montée une vanne 6. A l'embouchure du conduit 5 est monté d'une part un premier fil 7 en platine/iridium d'épaisseur comprise entre 5 et 20 ci environ relié à une source 9 de courant et formant l'une des branches d'un pont il de Wheatstone tandis qu'un second fil 8 en tungstène (ou en platine/iridium) d'épaisseur comprise entre 5 et 25 zm environ est monté au même niveau à la sortie du conduit 6 que le fil 7. Le second fil 8 est relié à la source de courant 9 et à un second pont 10 de Wheatstone. II est prévu des moyens de commande 12 de l'ouverture de la vanne 6 en fonction de la position du volant 1. Conformément à la description du dispositif faite ci-dessus, le fonctionnement de ce dernier est le suivant. Pendant la phase de compression du mélange carburé admis dans le cylindre, les moyens de commande 12 ouvrent la vanne 6. Le fil 7 qui est porté à une température comprise entre 400"C et 700"C est alors balayé par le mélange carburé. Ce balayage induit une réaction d'oxydation qui engendre une augmentation de la température du fil 7. L'augmentation de la température du fil 7 qui est directement liée à la richesse du mélange, fait varier la résistance électrique du fil 7. Le pont 11 de Wheatstone auquel il est relié compense ce déséquilibre. La tension nécessaire pour rétablir l'équilibre fournit alors directement l'information richesse du mélange grâce à un étalonnage préliminaire. Cette information richesse brute fournie par le pont 1 1 de Wheatstone doit toutefois être corrigée pour obtenir la richesse réelle du mélange. En effet, I'augmentation de la température du fil 7 suite à l'oxydation est atténuée par la vitesse de balayage des gaz qui tend à refroidir le fil 7. L'atténuation due à la vitesse des gaz est mesurée grâce au second fil 8. Le fil 8 est maintenu à une température adaptée de façon à ne pas provoquer de réaction d'oxydation. Pour ce faire, soit le fil 8 est réalisé avec le même matériau que le fil 7 et alors sa température est inférieure à 400"C, soit le fil 8 est réalisé avec un matériau différent et alors sa température peut être sensiblement équivalente à celle du fil 7. L'impact de la vitesse des gaz sur le fil 8 provoque une diminution de la température qui fait donc varier sa résistance électrique. Le pont 10 de Wheatstone auquel il est relié compense ce déséquilibre. La tension nécessaire pour rétablir l'équilibre fournit donc l'impact de la vitesse des gaz grâce à un étalonnage préalable. II suffit alors de retrancher l'impact de la vitesse ainsi mesurée, de la valeur de la richesse brute fournie par le pont 11 de Wheatstone pour obtenir la valeur réelle de la richesse des gaz présents dans le cylindre. Ainsi la richesse effective des gaz présents dans le cylindre résulte de la seule comparaison des tensions nécessaires à rétablir l'équilibre des ponts 10 et 1 1 de Wheatstone. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure de la richesse du mélange carburé alimentant un moteur à combustion interne, dont au moins une chambre (2) de combustion communique avec l'extérieur par un conduit (5), du type comportant un premier élément (7) électriquement résistant disposé dans ledit conduit (5), ledit premier élément (7) étant apte à catalyser une réaction d'oxydation d'un hydrocarbure, relié à une source de courant (9) et faisant partie d'un circuit de mesure (11), caractérisé en ce qu'il comprend un second élément (8) électriquement résistant également disposé dans ledit conduit (5), ledit second élément (8) étant relié à une source de courant et faisant partie d'un second circuit de mesure (10). 2. Dispositif de mesure suivant la revendication 1, caractérisé par une vanne (6) montée sur le conduit. 3. Dispositif de mesure suivant la revendication 2, caractérisé par des moyens (12) de commande de l'ouverture de la vanne (6) en fonction du cycle moteur. 4. Procédé de détermination de la richesse d'un mélange contenant un hydrocarbure qui consiste à faire passer le mélange sur un premier élément électriquement résistant et relié à une source de courant alors que le premier élément est porté à une température de catalyse, caractérisé en ce qu'il consiste à faire passer le mélange sur un second élément électriquement résistant et relié à une source de courant et à déduire la richesse de la différence entre les résistances du premier et du second élément.