FR2546294A1 - Mass measurement for flowing medium esp. engine induction air - Google Patents
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Abstract
Description
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. Device for measuring the mass of a flowing fluid
The present invention relates to a device for measuring the mass of a flowing fluid
State of the art
The invention begins with a device for measuring the mass of a flowing fluid, in particular for measuring the mass of air drawn in by internal combustion engines with an electronic adjustment circuit and a measurement resistance dependent on temperature, placed in the flowing fluid.
On connaît déJà des dispositifs dans lesquels on utilise un fil chauffant ou un film chaud comme résistance de mesure dépendant de la température. Already known are devices in which a heating wire or a hot film is used as a temperature-dependent measurement resistor.
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.In this case, there are on the one hand resistance problems and on the other hand fouling problems resulting in a modification of the measurement accuracy.
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.The object of the present invention is to remedy these drawbacks and to this end relates to a device characterized in that the temperature-dependent measuring resistor is made of amorphous metal
The device according to the invention as defined above offers vis-à-vis the prior art the advantage that the temperature-dependent measurement resistor is made of an amorphous metal having high mechanical stability, corrosion resistance high and a low tendency to deposit formation as well as the possibility of easy manufacture even for very small sections, giving a low thermal capacity with a low thermal time constant.
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. According to another characteristic of the invention, the temperature-dependent measurement resistance is produced in the form of a measurement sheet.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, une zone de raccordement est reliée à chaque extrémité de la feuille de mesure. According to another characteristic of the invention, a connection zone is connected to each end of the measurement sheet.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, les cavités sont prévues dans la feuille de mesure au voisinage des zones de raccordement. According to another characteristic of the invention, the cavities are provided in the measurement sheet in the vicinity of the connection zones.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, la feuille de mesure va en se rétrécissant vers les zones de raccordement. According to another characteristic of the invention, the measurement sheet tapers towards the connection zones.
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. According to another characteristic of the invention, at each end of the measurement sheet, there is provided a connection zone and a detection zone.
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. According to another characteristic of the invention, the temperature-dependent measurement resistance is doped with foreign atoms in its section and / or over its length.
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. According to another characteristic of the invention, the temperature-dependent measurement resistance is subdivided into at least two parallel measurement bands by an insulating doping ensuring electrical insulation.
Ces caractéristiques constituent des développements et des perfectionnements du dispositif tel que défini de façon générale ci-dessus. These characteristics constitute developments and improvements of the device as generally defined above.
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. It is particularly advantageous if the temperature-dependent measurement resistance is a measurement sheet. The measurement sheets can thus have a thickness of between 5 and 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.It is also advantageous that, by cavities or a conformation of the areas of the edges of the measurement sheet, the sensitivity of the device is adapted to the shape of the temperature profile in the flow of the fluid to be measured.
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. It is also advantageous to dope with foreign atoms the temperature-dependent measurement resistance, in its section and / or its length.
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.Thus, for example by an insulating metering ensuring an electrical isolation of the temperature-dependent measurement resistor, it can be subdivided into at least two parallel measuring strips, with the aid of which the direction of the flow can be detected fluid through separate detection zones.
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.The present invention will be described in more detail with the aid of the drawings, in which
- Figure 1 shows a diagram of a device for measuring the mass of a flowing fluid according to the invention.
- la figure 2 montre un premier mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention. - Figure 2 shows a first embodiment of a device according to the invention.
- la figure 3 est une coupe selon la ligne III-III de la figure 2. - Figure 3 is a section along line III-III of 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. - Figure 4 shows a second embodiment of a device for measuring the mass of a flowing fluid.
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.Description of the exemplary embodiments
In FIG. 1, the reference 1 designates the flow section, for example the air intake pipe of an internal combustion engine not shown, and which is crossed by a fluid in the direction of the arrows 2, by for example by the air drawn in by the internal combustion engine. In the flow section 1 there is for example a temperature-dependent measuring resistor 3 which is part of a device for measuring the mass of the flowing fluid, this resistor being produced according to the invention in amorphous metal and is traversed by the output quantity of an adjustment device while at the same time supplying the input quantity of the adjustment device. The temperature of the temperature-dependent measuring resistor 3 is adjusted by the adjustment device to a fixed value which is higher than the average temperature of the medium. If the flow speed increases (that is to say the mass of fluid which flows per unit of time) with a flow rate of Q, the temperature-dependent measuring resistor 3 cools more strongly.
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.This cooling is signaled back to the input of the adjustment device so that the latter increases its output quantity, so that the fixed value of the temperature is again adjusted to the measurement resistance 3 depending on the temperature. The output variable-supplied by the adjusting device ensures the adjustment of the temperature of the temperature-dependent measuring resistor 3 for modifications of the flow rate Q of the fluid, each time to the predetermined value while simultaneously providing a measurement of the mass of flowing fluid which can be supplied as a flow measurement quantity Us for example to a metering circuit of an internal combustion engine to adapt the mass of fuel required to the mass of air drawn in per unit of time.
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.The temperature-dependent measurement resistor 3 is mounted in a resistance measurement circuit, for example a bridge circuit and forms with a reference resistor 4 a first branch of the bridge circuit, the second branch of which, in parallel, is formed. of the two fixed resistors 5 and 6. Between the resistors 3 and 4 is the exit point 7 and between the resistors 5 and 6 is the exit point 8. The two branches of the bridge are in parallel on points 9 and 10 The diagonal voltage of the bridge between points 7 and a is applied to the input of an amplifier ll whose output terminals are connected to points 9 and 10 so that its output quantity supplies the bridge with a voltage of operating current or current. The flow measurement value
U5 which also serves as an adjustment variable is taken between terminals 12 and 13 as indicated.
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.The temperature-dependent measuring resistor 3 is heated by the current which passes through it to a value for which the input voltage of the amplifier 11, that is to say the voltage of the diagonal of the bridge is zero or corresponds to a predetermined value. A certain current then flows from the output of the amplifier 11 towards the bridge mounting. When, as a result of the mass variation Q of the flowing fluid, the temperature of the measuring resistor 3 varies, the same applies to the voltage on the diagonal of the bridge and the amplifier 11 regulates the supply voltage of the bridge or the current in the bridge has a value for which the bridge is again balanced or is pre-tuned. The output quantity of the amplifier, i.e. the adjustment quantity
U5 represents, like the current in the temperature-dependent measuring resistor 3, a value for measuring the flow rate of the mass of fluid flowing, for example of the mass of air drawn in by the internal combustion engine; this quantity can be supplied to an electronic control device 29 which controls for example at least one fuel injector 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. To compensate for the influence of the temperature of the fluid on the result of the measurement, it may be advantageous to choose a second resistor 14 depending on the temperature and which is swept by the fluid, in the second branch of the bridge. For this, it is necessary to choose the value of the resistors 5, 6 and 14 so that the power lost by the resistance 14 depending on the temperature and which is generated by the current passing through the branch, is sufficiently low so that the temperature of this resistance 14 practically does not change with the variation of the bridge voltage but always corresponds to the temperature of the flowing fluid.
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. The reference resistor 4 is advantageously also mounted in the flow section 1 so that the heat lost by the reference resistor Z is removed by the flowing fluid.
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. In the exemplary embodiment of the device for measuring the mass of a flowing fluid, represented in FIG. 2, the measuring resistance 3 which depends on the temperature is for example produced in the form of a sheet of measurement having a thickness between approximately 5 and 100 microns and a width b (see FIG. 3). Amorphous metals are produced by cooling the bath extremely rapidly so that the atomic distribution is disordered, that is to say retains its amorphous state. Amorphous metals have a high tensile strength, a sufficient temperature coefficient and are easy to manufacture and machine. The glass structure of amorphous metals gives shiny surface surfaces with a low tendency to deposit and a high resistance to corrosion. thermal time constant.
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. Each of the ends of the measurement sheet 3 is connected to an electrical connection zone 16 which is either also made of amorphous metal and is shaped when the measurement sheet 3 is produced or else is made of another conductive material. electricity and is soldered to the measurement sheet. The connection areas 16 are connected to the electrical connection, for example by terminals. To adapt the measurement sheet 3 to the temperature profile in the flow section 1, it is possible, for example, to produce cavities 17 at the end of the measurement sheet 3, cavities which have, for example, the shape of an oblong hole In the same way, the measurement sheet 3 can be given a structure transverse to the flow of the fluid 2 in the flow section 1, such as the structure indicated for example in 18 which will shrink towards the zones of connection 16. This also reduces the heat flow from the measurement sheet 3 to the connection areas 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. In the exemplary embodiment according to FIG. 4, the measuring sheet 3 is partially split starting from its ends so that the connection zones 20 for the heating current supply at each end of the measuring sheet are separated by slots 21 with respect to at least one tongue-shaped gripping zone 22, on which the potential of the measurement zone 23 proper between the gripping zones 22 is detected in order to apply it to the electronic control device 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. One can also carry out a directed modification, a posteriori, the properties of the material constituting the measurement resistance 3 depending on the temperature, in the section and / or in the longitudinal extension by doping with foreign atoms using ion accelerators. This process is already known in the semiconductor industry for generating a doping profile. By doping, it is possible, for example, to increase the sensitivity of the measurement in the measurement zone and to reduce the electrical resistance in the connection zones 16, 20. In addition, by doping, the surface condition of the measurement resistor can be improved. It is also advantageous to have at least one region electrically isolated by insulating doping 25 as shown in dotted lines in FIG. 4, in order to subdivide the measurement sheet 3 into at least two parallel measurement strips 26 and 27 with simultaneous subdivision connection zones 20 and detection zones 22. By appropriate electrical operation, it is possible in this way to detect the direction of flow 2 of the fluid.
Claims (7)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19833318368 DE3318368A1 (en) | 1983-05-20 | 1983-05-20 | Device for measuring the mass of a flowing medium |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| FR2546294A1 true FR2546294A1 (en) | 1984-11-23 |
Family
ID=6199458
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| FR8405004A Pending FR2546294A1 (en) | 1983-05-20 | 1984-03-30 | Mass measurement for flowing medium esp. engine induction air |
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| Country | Link |
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| DE (1) | DE3318368A1 (en) |
| FR (1) | FR2546294A1 (en) |
Cited By (1)
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- 1983-05-20 DE DE19833318368 patent/DE3318368A1/en not_active Withdrawn
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- 1984-05-14 JP JP59094784A patent/JPS59217115A/en active Pending
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPS59217115A (en) | 1984-12-07 |
| DE3318368A1 (en) | 1984-11-22 |
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