FR2632062A1 - DEVICE FOR MEASURING GAS FLOWS - Google Patents
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Abstract
Dans un dispositif pour mesurer des débits de gaz, notamment le débit-masse d'air dans le moteur à combustion de véhicules automobiles, comprenant une résistance à écoulement de gaz RL qui, variable en fonction de la température du gaz qui la baigne, est montée en série avec une résistance de mesure RM, et une source d'alimentation électrique 10 pour porter la résistance RL à la plage de température de régime, la tension que présente à chaque fois la résistance de mesure étant représentative du débit de gaz, l'invention propose, pour accélérer la mise en action du dispositif de mesure, un moyen de chauffage 10, 18 portant la résistance RL très rapidement à une température de départ supérieure à la plage de température de régime, et un refroidissement, par le courant de gaz, de la résistance RL jusqu'à cette plage de température.In a device for measuring gas flow rates, in particular the air mass flow rate in the combustion engine of motor vehicles, comprising a gas flow resistance RL which, variable as a function of the temperature of the gas bathing it, is connected in series with a measuring resistor RM, and a power supply source 10 to bring the resistor RL to the operating temperature range, the voltage which the measuring resistor presents each time being representative of the gas flow, l The invention proposes, to accelerate the actuation of the measuring device, a heating means 10, 18 bringing the resistance RL very quickly to an initial temperature above the operating temperature range, and cooling, by the current of gas, resistance RL up to this temperature range.
Description
Dispositif pour mesurer des débits de gazDevice for measuring gas flows
La présente invention concerne un dispositif des- The present invention relates to a device for
tiné à mesurer des débits de gaz, notamment le débit-masse aimed at measuring gas flows, in particular mass flow
d'air dans le cas de véhicules automobiles à moteur à com- air in the case of motor vehicles with
bustion interne, et qui comprend une résistance & écoule- internal bustion, and which includes resistance & flow
ment de gaz, en particulier une sonde & film chaud, qui, variable en fonction de la température et baignée par le courant de gaz, est montée en série avec une résistance de mesure, et une source d'alimentation électrique destinée à ment of gas, in particular a hot film & probe, which, variable according to the temperature and bathed by the gas current, is connected in series with a measuring resistor, and a source of electric power intended for
alimenter le montage en série ainsi qu'à porter la résis- supply the assembly in series as well as wear the resistor
tance à écoulement de gaz à l'intervalle de température de régime, la tension que présente à chaque fois la résistance de mesure étant traitée comme étant représentative du débit gas flow tance at the operating temperature range, the voltage present each time the measuring resistance being treated as representative of the flow
de gaz.gas.
Des dispositifs de ce genre posent un problème du Such devices pose a problem of
fait qu'après la mise en circuit du dispositif la résistan- fact that after switching on the device the resistance
ce à écoulement de gaz n'atteint, pour le mode de fonction- this gas flow does not reach, for the operating mode-
nement normal, que relativement tard sa plage de températu- normal, that its temperature range is relatively late
re de régime et qu'il s'agit donc d'une mesure de débit de gaz fortement retardée. Cet inconvénient se fait sentir en particulier en ce qui concerne la mesure du débit-masse d'air dans des véhicules automobiles à faible tension du réseau d'alimentation de bord, puisque lors du démarrage du moteur aucun processus de mesure et de réglage utilisable pour déterminer le débit-masse effectif de l'air n'est re regime and that it is therefore a highly delayed gas flow measurement. This drawback is felt in particular with regard to the measurement of the air mass flow rate in low-voltage motor vehicles of the on-board power supply network, since when the engine is started, no measurement and adjustment process can be used for determining the effective mass flow rate of the air is
encore réalisable.still achievable.
En conséquence, la présente invention a pour but de réaliser le dispositif du genre défini plus haut, par Consequently, the object of the present invention is to produce the device of the kind defined above, by
des mesures simples, de telle manière qu'il permette d'ob- simple measures, in such a way that it allows
tenir beaucoup plus tôt un résultat de mesure fiable en ce qui concerne le débit de gaz effectif, afin de pouvoir ainsi, par exemple dans le cas de véhicules automobiles, prendre le débit-masse d'air fiablement en compte dès l'instant o le moteur à combustion interne se met en take a reliable measurement result much earlier with regard to the effective gas flow rate, so that, for example in the case of motor vehicles, the air mass flow rate can be reliably taken into account from the moment the internal combustion engine turns on
marche de lui-même.works by itself.
Ce but est atteint, pour un dispositif de mesure This goal is achieved, for a measuring device
de débits de gaz, en particulier pour mesurer le débit- gas flow rates, in particular to measure the flow
masse d'air pour des véhicules automobiles à moteur à combustion interne, comprenant une résistance à écoulement de gaz, notamment une sonde à film chaud, qui, variable en fonction de la température et baignée par le courant de gaz, est montée en série avec une résistance de mesure, et une source d'alimentation en courant destinée à alimenter le montage en série ainsi qu'à porter la résistance à écoulement de gaz à l'intervalle de température de régime, la tension que présente à chaque fois la résistance de mesure étant traitée comme étant représentative du débit de gaz, selon l'invention par un moyen de chauffage rapide qui, notamment lorsque le moteur à combustion interne ne air mass for motor vehicles with internal combustion engine, comprising a gas flow resistance, in particular a hot film probe, which, variable according to the temperature and bathed by the gas current, is connected in series with a measurement resistor, and a current supply source intended to supply the series connection as well as to bring the gas flow resistance to the operating temperature range, the voltage which the resistance of each measurement being treated as being representative of the gas flow rate, according to the invention by a rapid heating means which, in particular when the internal combustion engine does not
tourne pas encore de lui-même, porte la résistance à écou- does not turn on its own yet, carries the resistance to
lement de gaz en très peu de temps à une température de dé- gas in a very short time at a set temperature
part supérieure à l'intervalle de température de régime et par le fait que le traitement des données de mesure débute part higher than the operating temperature range and the fact that the processing of the measurement data begins
dès que la résistance à écoulement de gaz se trouve refroi- as soon as the gas flow resistance is cooled
die, par le courant de gaz, jusqu'à l'intervalle de tempé- die, by the gas flow, up to the temperature interval
rature de régime. Alors que dans les dispositifs connus jusqu'à présent le chauffage de la résistance à écoulement de gaz s'effectue lors de la mise en circuit du dispositif exactement comme à l'état de fonctionnement normal, le chauffage rapide prévu en amont selon l'invention et qui va audelà de l'intervalle de température de régime et le refroidissement subséquent, suivi de l'entrée en action du dieting. While in the devices known up to now, the heating of the gas flow resistance takes place when the device is switched on exactly as in the normal operating state, the rapid heating provided upstream according to the invention and which goes beyond the operating temperature interval and the subsequent cooling, followed by the entry into action of the
traitement des données de mesure, permettent une détermina- measurement data processing, allow a determination
tion nettement plus prompte du débit-de gaz, en particulier du débitmasse d'air. Il s'est avéré pour des véhicules automobiles à moteur à combustion interne que le laps de Significantly faster delivery of gas flow, especially air flow. It has been found for motor vehicles with internal combustion engines that the lapse of
temps s'écoulant entre le démarrage conditionné par le dé- time elapsing between the start conditioned by the
marreur et la mise en marche autonome du moteur à combus- igniter and the autonomous starting of the combustion engine
tion interne suffisait en général pour pouvoir effectuer le chauffage rapide de la résistance à écoulement de gaz et le In general, this was sufficient to allow rapid heating of the gas flow resistance and the
refroidissement subséquent jusqu'à l'intervalle de tempéra- subsequent cooling down to the temperature interval
ture de régime. Ainsi le moteur à combustion interne peut, diet. So the internal combustion engine can,
dès la mise en marche, être alimenté sur la base des don- as soon as it is switched on, be supplied with data
nées de débit de gaz ou de débit-masse d'air correctes. due to correct gas flow or air mass flow.
Dans une forme de réalisation particulièrement préférée en raison de sa simplicité le moyen de chauffage rapide est du type à chauffage direct capable de porter la résistance à écoulement de gaz, de préférence au moyen de In a particularly preferred embodiment due to its simplicity the rapid heating means is of the direct heating type capable of carrying the gas flow resistance, preferably by means of
la source d'alimentation, à la température de départ. the power source, at flow temperature.
Dans ce cas il peut être avantageusement prévu un organe de commutation, en particulier un interrupteur transistorisé, qui court-circuite la résistance de mesure lors du chauffage rapide et/ou un organe de commutation réduisant la résistance à écoulement de gaz au cours du chauffage rapide et destiné à connecter provisoirement en parallèle des parties de la résistance à écoulement de gaz In this case, a switching device can be advantageously provided, in particular a transistorized switch, which short-circuits the measurement resistance during rapid heating and / or a switching device reducing the resistance to gas flow during rapid heating. and intended to temporarily connect parts of the gas flow resistor in parallel
et/ou un organe de commutation capable d'accroître le cou- and / or a switching device capable of increasing the cost
rant et/ou la tension d'alimentation de la source d'alimen- and / or the supply voltage of the power source
tation au cours du chauffage rapide. A cet égard l'organe de commutation court-circuitant la résistance de mesure et tation during rapid heating. In this regard, the switching device short-circuits the measurement resistance and
l'organe de commutation augmentant le courant et/ou la ten- the switching device increasing the current and / or the voltage
sion d'alimentation au cours du chauffage rapide sont uti- Power supply during rapid heating is used
lisables pour toute forme de réalisation de la résistance à readable for any embodiment of resistance to
écoulement de gaz, alors que l'organe de commutation rédui- gas flow, while the switching device reduces
sant la résistance à écoulement de gaz au cours du chauffa- the resistance to gas flow during heating
ge rapide n'est utilisable que dans le cas o la résistance à écoulement de gaz est constituée de plusieurs parties formant résistance, comme c'est le cas par exemple pour des sondes à film chaud avec des pistes de résistance en forme fast aging can only be used in the case where the gas flow resistance consists of several resistance forming parts, as is the case for example for hot film probes with shaped resistance tracks
de méandres et au moins une prise médiane. meanders and at least one median grip.
Selon une autre caractéristique de l'invention le According to another characteristic of the invention, the
moyen de chauffage rapide pour porter la résistance à écou- rapid heating means to bring the resistance to
lement de gaz à la température de départ se présente sous la forme d'un chauffage indépendant qui peut être par exemple un chauffage aux rayons infrarouges, par induction ou au moyen d'une résistance chauffante séparée, chauffée indépendamment et thermiquement associée à la résistance à écoulement de gaz, auquel dernier cas la résistance chauffante se présente avantageusement sous la forme d'une feuille mince chauffante déposée sur la résistance à écoulement de gaz par vaporisation afin d'obtenir un Lement gas at the flow temperature is in the form of independent heating which can be for example heating with infrared rays, by induction or by means of a separate heating resistor, heated independently and thermally associated with the resistance to gas flow, in which latter case the heating resistance is advantageously in the form of a thin heating sheet deposited on the gas flow resistance by vaporization in order to obtain a
contact thermique intime.intimate thermal contact.
L'intervalle de température de régime de la résis- The operating temperature range of the resistance
tance à écoulement de gaz doit être supérieur à la tempéra- gas flow rate must be greater than the temperature
ture du milieu ambiant. C'est pourquoi il est préféré d'a- ture of the ambient environment. This is why it is preferred to a-
dapter le processus de chauffage de la résistance à écoule- adapt the heating process of the flow resistance
ment de gaz aux conditions ambiantes. A cet égard il est recommandable que le niveau de la température de départ soit variable en fonction de la température du gaz ou de l'air. En effet, à des températures ambiantes élevées il convient de choisir une température de départ élevée, alors gas at ambient conditions. In this regard it is recommended that the level of the flow temperature be variable depending on the temperature of the gas or air. Indeed, at high ambient temperatures it is advisable to choose a high flow temperature, then
qu'à des températures ambiantes basses ou normales une tem- that at low or normal ambient temperatures a tem-
pérature de départ moins élevée suffit et doit effective- lower starting temperature is sufficient and must be effective-
ment être choisie pour que le processus de mesure soit plus be chosen so that the measurement process is more
rapidement disponible.quickly available.
Une caractéristique du dispositif de l'invention particulièrement apte à simplifier le processus de mesure consiste en ce qu'il comporte un moyen de chauffage rapide A characteristic of the device of the invention particularly suitable for simplifying the measurement process consists in that it includes a rapid heating means
agissant durant un temps de chauffage rapide déterminé. acting during a determined rapid heating time.
Dans ce cas il faut cependant veiller à ce que le temps de chauffage rapide déterminé soit suffisant pour toutes les In this case, however, it must be ensured that the determined rapid heating time is sufficient for all
températures ambiantes, afin de pouvoir obtenir une tempé- ambient temperatures, in order to be able to obtain a temperature
rature de départ suffisamment élevée. A cet égard il est cependant préférable que la durée de chauffage rapide soit fonction de la température du gaz ou de l'air car ainsi est obtenue par voie indirecte une variation de la température de départ en fonction de la température ambiante. Selon une autre caractéristique de l'invention la durée de chauffage rapide est d'environ 100 ms au maximum. Cette durée s'avère suffisante et correspond sensiblement au laps de temps s'écoulant entre le processus de démarrage et la mise en marche autonome du moteur à combustion interne. Ce temps de sufficiently high starting point. In this regard, however, it is preferable that the rapid heating time be a function of the temperature of the gas or of the air since this is indirectly obtained a variation of the flow temperature as a function of the ambient temperature. According to another characteristic of the invention, the rapid heating time is approximately 100 ms at most. This duration proves to be sufficient and corresponds appreciably to the period of time elapsing between the starting process and the autonomous starting of the internal combustion engine. This time of
chauffage rapide, suivi du refroidissement jusqu'à l'inter- rapid heating, followed by cooling down to the inter-
valle de température de régime, est donc pratiquement im- operating temperature valle, is therefore practically im-
perceptible pour l'utilisateur.noticeable to the user.
Selon une autre caractéristique du dispositif de l'invention il est prévu un organe de reconnaissance qui reconnaît la mise en circuit du dispositif et active le chauffage rapide, puis se verrouille jusqu'à la mise hors According to another characteristic of the device of the invention there is provided a recognition member which recognizes the switching on of the device and activates rapid heating, then locks until the deactivation
circuit du dispositif, de sorte que des impulsions parasi- device circuit, so that parasitic pulses
tes sont supprimées à coup sûr et qu'aucun nouveau chauffa- your are deleted for sure and that no new heaters
ge rapide ne peut avoir lieu durant le fonctionnement en cours. Fast aging cannot take place during the current operation.
Le dispositif selon l'invention comporte avanta- The device according to the invention comprises before-
geusement un temporisateur, à mettre en route par la mise en circuit du dispositif, présentant une entrée à signal de température pour la prise en compte de la température du carefully a timer, to be started by switching on the device, having a temperature signal input for taking into account the temperature of the
gaz ou ambiante, et un temps de réponse, variable en fonc- gas or ambient, and a response time, variable depending on
tion de cette dernière, pour l'activation du moyen de chauffage rapide durant le temps de réponse, c'est-à-dire le temps de chauffage rapide, qui augmente avec l'élévation tion of the latter, for the activation of the rapid heating means during the response time, that is to say the rapid heating time, which increases with the rise
de la température. Cette forme de réalisation est particu- of the temperature. This embodiment is particularly
lièrement pratique et simple puisque des temporisateurs very practical and simple since timers
réglables se trouvent couramment dans le commerce. adjustable are commonly found commercially.
C'est entre autres dans des véhicules automobiles qu'il est nécessaire de mesurer le débit-masse du gaz ou de l'air, afin d'obtenir une combustion impeccable et une composition favorable des gaz d'échappement. A cette fin sont généralement utilisés des ponts de mesure comportant des organes de réglage dans la branche d'alimentation du pont. A cet égard il est avantageux que dans un dispositif selon l'invention équipé d'un pont de mesure et d'un organe de réglage qui, monté dans la branche d'alimentation du pont de mesure, règle celui-ci a zéro en fonction de la tension différentielle du pont, la fonction régulatrice de l'organe de réglage se trouve hors d'action durant le fonctionnement du moyen de chauffage rapide, auquel cas l'organe de réglage se trouve de préférence totalement It is inter alia in motor vehicles that it is necessary to measure the mass flow of gas or air, in order to obtain impeccable combustion and a favorable composition of the exhaust gases. To this end, measurement bridges are generally used comprising adjustment members in the supply branch of the bridge. In this respect it is advantageous that in a device according to the invention equipped with a measuring bridge and an adjusting member which, mounted in the supply branch of the measuring bridge, sets the latter to zero as a function of the differential voltage of the bridge, the regulating function of the regulating member is inactive during the operation of the rapid heating means, in which case the regulating member is preferably completely
interconnecté durant le chauffage rapide. interconnected during rapid heating.
Selon une autre caractéristique du dispositif de According to another characteristic of the
l'invention un amplificateur de mesure de température dé- the invention a temperature measurement amplifier
termine la température du gaz ou ambiante au niveau d'une résistance de compensation en température située dans le pont de mesure et est relié à un temporisateur qui, activé par la mise en circuit du dispositif, présente un temps de ends the gas or ambient temperature at a temperature compensation resistor located in the measuring bridge and is connected to a timer which, activated by switching on the device, has a time of
réponse dépendant de la température, durant lequel il in- temperature-dependent response, during which it
terconnecte l'organe de réglage totalement et ferme un in- fully connects the adjuster and closes an in-
terrupteur,. comme par exemple un interrupteur transistori- breaker ,. like for example a transistor switch
sé, monté en parallèle avec la résistance de mesure. se, mounted in parallel with the measuring resistor.
Cette forme de réalisation convient notamment en combinaison avec un pont de mesure puisque celui-ci dispose déjà d'une résistance de compensation en température au niveau de laquelle la température ambiante, c'est-adire la This embodiment is particularly suitable in combination with a measuring bridge since it already has a temperature compensation resistance at which the ambient temperature, that is to say the
température du courant de gaz ou d'air, peut être détermi- gas or air stream temperature, can be determined
née, afin de commander en fonction de cette dernière un born, in order to order according to the latter a
temporisateur approprié pour le chauffage rapide. timer suitable for rapid heating.
L'invention est expliquée plus en détail ci-des- The invention is explained in more detail below.
sous à l'aide d'exemples de réalisation illustrés aux des- sins annexés sur lesquels: la figure 1 représente, sous forme de schéma, le principe de la présente invention; la figure 2 représente, sous forme de graphique de principe, le mode de fonctionnement du chauffage rapide; la figure 3 représente schématiquement une sonde à film chaud apte à servir de résistance à écoulement de gaz et comportant une piste de résistance en forme de méandres et une prise médiane; with the aid of exemplary embodiments illustrated in the appended drawings in which: FIG. 1 represents, in diagram form, the principle of the present invention; FIG. 2 represents, in the form of a principle graph, the mode of operation of rapid heating; FIG. 3 schematically represents a hot film probe capable of serving as a gas flow resistance and comprising a resistance track in the form of meanders and a central tap;
la figure 4 montre un pont de mesure avec un mon- Figure 4 shows a measurement bridge with a mon-
tage en parallèle de parties de la résistance & écoulement de gaz durant le chauffage rapide; et la figure 5 représente un dispositif équipé d'un pont de mesure et d'une dérivation servant au chauffage rapide et permettant de shunter la résistance de mesure durant un temps de chauffage rapide variable en fonction de parallel tage of parts of the resistance & gas flow during rapid heating; and FIG. 5 represents a device equipped with a measurement bridge and a bypass used for rapid heating and making it possible to shunt the measurement resistance during a variable rapid heating time as a function of
la température.temperature.
Suivant la figure 1 une source d'alimentation 10, de préférence une source de courant continu réglable, peut According to FIG. 1, a power source 10, preferably an adjustable direct current source, can
par l'intermédiaire d'un interrupteur S alimenter un monta- by means of a switch S supply a mount
ge en série composé d'une résistance de mesure RM et d'une résistance à écoulement de gaz RL variable en fonction de la température et baignée par le courant de gaz. Selon les conditions de fonctionnement du dispositif la tension de ge in series composed of a measurement resistance RM and a gas flow resistance RL variable according to the temperature and bathed by the gas current. Depending on the operating conditions of the device, the voltage of
sortie UA qui au niveau de la résistance de mesure RM dimi- UA output which at the RM measurement resistance decreases
nue en cours de fonctionnement est chaque fois représenta- naked during operation is each time represented
tive du débit de gaz puisque le courant de gaz baignant la résistance & écoulement de gaz RL soustrait à celle-ci plus ou moins d'énergie calorifique. De préférence, la résistance à écoulement de gaz RL ainsi que la résistance de mesure RM sont montées dans un pont de mesure 12 conjointement avec une résistance de tive gas flow since the gas current bathing the resistance & gas flow RL subtracts from it more or less heat energy. Preferably, the gas flow resistance RL as well as the measurement resistance RM are mounted in a measurement bridge 12 together with a resistance of
compensation en température RT et une résistance fixe RF. RT temperature compensation and fixed RF resistance.
La résistance de compensation en température RT détecte la température du courant de gaz sans que le courant de gaz la The temperature compensation resistor RT detects the temperature of the gas stream without the gas stream
baignant lui soustraie de l'énergie. La tension différenti- bathing takes from it energy. Differential voltage
elle de pont dans la branche zéro du pont de mesure 12 est amenee à un amplificateur différentiel 20 dont le signal de sortie commande, ou règle, la source d'alimentation 10 de telle manière que la tension différentielle du pont devient nulle. Après l'équilibrage du pont la tension de sortie UA est représentative du débit-masse de gaz ou d'air. Le fait qu'un pont de mesure constitue une variante pouvant se substituer à un simple montage en série est élucidé sur la figure 1 par une représentation en pointillé des autres it bridge in the zero branch of the measurement bridge 12 is supplied to a differential amplifier 20 whose output signal controls or regulates the power source 10 so that the differential voltage of the bridge becomes zero. After balancing the bridge, the output voltage UA is representative of the gas or air mass flow. The fact that a measuring bridge constitutes a variant which can replace a simple series connection is elucidated in FIG. 1 by a dotted representation of the other
éléments constitutifs.various components.
Suivant la figure 1 un organe de reconnaissance de mise en circuit 14 détecte le processus de mise en circuit du dispositif et ce, en l'occurrence, en reconnaissant le processus de fermeture de l'interrupteur S. Au lieu de cela il pourrait cependant également être amené à l'organe de According to FIG. 1, a circuit recognition device 14 detects the process of circuiting the device and this, in this case, by recognizing the process of closing the switch S. Instead, however, it could also be brought to the organ of
reconnaissance de mise en circuit 14 un autre signal de mi- recognition of switching on 14 another mid signal
se en-circuit. Comme le montre la représentation en poin- turns on. As the point representation shows
tillé de la figure 1, l'organe de reconnaissance de mise en circuit 14 assure ensuite qu'au moins l'une de trois mesures de chauffage rapide indiquées pour la résistance & écoulement de gaz RL est prise pendant un court laps de temps. Une première possibilité consiste en ce que durant tilled in Figure 1, the circuit recognition device 14 then ensures that at least one of three rapid heating measurements indicated for the resistance & gas flow RL is taken for a short period of time. A first possibility is that during
le chauffage rapide la résistance de mesure RM est simple- rapid heating the RM measurement resistance is simple-
ment court-circuitée, c'est-à-dire shuntée, par un moyen de commutation présenté sous la forme d'un interrupteur 16, de sorte que toute la tension de la source d'alimentation 10 est disponible pour chauffer la résistance à écoulement de gaz RL (dans le cas d'un pont de mesure 12 le processus de réglage a la tension nulle du pont doit évidemment être ment short-circuited, that is to say shunted, by a switching means presented in the form of a switch 16, so that all the voltage of the power source 10 is available to heat the flow resistance of RL gas (in the case of a measuring bridge 12 the process of setting the zero voltage of the bridge must obviously be
interrompu durant ce chauffage rapide). Une deuxième possi- interrupted during this rapid heating). A second possibility
bilité consiste à régler le niveau de puissance de la source d'alimentation 10 vers le haut de sorte qu'une plus grande puissance calorifique devient disponible pour le chauffage de la résistance à écoulement de gaz RL. Au lieu de ces deux mesures de chauffage direct il peut également Bility is to adjust the power level of the power source 10 upward so that more heat output becomes available for heating the gas flow resistor RL. Instead of these two direct heating measures it can also
être prévu un chauffage indépendant au moyen d'une résis- be provided with independent heating by means of a resistor
tance chauffante séparée qui sur le plan thermique est di- separate heating element which thermally differs
rectement associée à la résistance à écoulement de gaz RL. directly associated with the gas flow resistance RL.
Ces différentes mesures de chauffage rapide ainsi que d'autres peuvent être prises individuellement ou bien en These and other rapid heating measures can be taken individually or alternatively
diverses combinaisons pouvant être choisies. various combinations can be chosen.
Afin d'élucider le chauffage rapide la variation de la température T de la résistance à écoulement de gaz RL en fonction du temps t est représentée sur la figure 2. A l'instant tl la résistance à écoulement de gaz RL présente In order to elucidate rapid heating, the variation of the temperature T of the gas flow resistance RL as a function of time t is shown in FIG. 2. At time tl the gas flow resistance RL present
la température ambiante, c'est-à-dire celle du milieu envi- ambient temperature, i.e. that of the environment
ronnant, puisqu'aucun chauffage n'a encore lieu. Au moyen surprising, since no heating has yet taken place. Thanks to
de l'une ou plusieurs des mesures de chauffage rapide men- one or more of the rapid heating measurements men-
tionnées s'effectue alors jusqu'à l'instant t2 un chauffage rapide jusqu'à obtention d'une température de départ TA qui est supérieure à la température de régime ou à l'intervalle de température de régime TB. Ensuite il se produit jusqu'à l'instant t3 un refroidissement conditionné par le courant until then t2, rapid heating takes place until a flow temperature TA which is higher than the operating temperature or at the operating temperature interval TB is reached. Then there occurs until time t3 a cooling conditioned by the current
de gaz, lequel refroidissement dure jusqu'à ce que la tem- gas, which cooling lasts until the temperature
pérature de régime ou l'intervalle de température de régime TB soit atteinte. Puis la résistance à écoulement de gaz est de façon classique alimentée ainsi que chauffée à 1 0 partir de la source d'alimentation 10 et refroidie par le courant de gaz, ce qui peut faire osciller sa température à operating temperature or the operating temperature range TB is reached. Then the gas flow resistance is conventionally supplied as well as heated from the power source 10 and cooled by the gas stream, which can cause its temperature to oscillate at
l'intérieur de l'intervalle de température de régime TB. within the operating temperature range TB.
Une telle oscillation se produit également dans le cas d'un pont de mesure 12 lorsque la température du courant de gaz oscille ou qu'il se produit une brusque variation du débit-masse de gaz avec un réglage subséquent au zéro du pont. Il importe donc que la température de départ TA soit supérieure à l'intervalle de température de régime. Un tel chauffage rapide, y compris la phase de refroidissement subséquente, peut s'effectuer en un très court laps de temps, par exemple en un temps allant jusqu'à environ 100 ms. Ces mesures de chauffage rapide permettent d'atteindre l'intervalle de température de régime au moins beaucoup plus rapidement que sans chauffage rapide; la durée de Such an oscillation also occurs in the case of a measuring bridge 12 when the temperature of the gas stream oscillates or when there is an abrupt variation in the gas mass flow with a subsequent adjustment to zero of the bridge. It is therefore important that the flow temperature TA be greater than the operating temperature range. Such rapid heating, including the subsequent cooling phase, can be carried out in a very short period of time, for example in a time of up to about 100 ms. These rapid heating measurements allow the operating temperature range to be reached at least much more quickly than without rapid heating; the duration of
mise en circuit peut par exemple être divisée par 20. switching on can for example be divided by 20.
Sur la figure 3 est représenté un type spécial de résistance à écoulement de gaz 22 présentée sous la forme Figure 3 shows a special type of gas flow resistor 22 in the form
d'une sonde à film chaud comportant des pistes de résistan- a hot film probe comprising resistance tracks
ce 24, 26 en forme de méandres. En l'occurrence la résis- ce 24, 26 in the form of meanders. In this case the resistance
tance à écoulement de gaz présente de chaque c8té une prise terminale, ou extérieure, et une prise médiane 28. Au moyen d'un câblage approprié les pistes de résistance 24 et 26 peuvent être montées en série ou en parallèle. En cas de Gas flow tance has on each side a terminal or external socket and a central socket 28. By means of appropriate wiring, the resistance tracks 24 and 26 can be mounted in series or in parallel. In case of
montage en parallèle des pistes de résistance correspondan- parallel mounting of the corresponding resistance tracks
tes 24, 26 la résistance totale se trouve réduite de moi- tes 24, 26 the total resistance is reduced by me-
tié de sorte qu'en cas d'alimentation avec une tension con- so that when supplied with a constant voltage
stante le courant total et la puissance de chauffe se trou- stante the total current and the heating power are found
vent doublés. De ce fait le montage en parallèle convient wind doubled. Therefore parallel mounting is suitable
pour le processus de chauffage rapide. for the rapid heating process.
Dans le dispositif représenté partiellement sur la figure 4 le pont de mesure 12 se compose, d'une part, de deux résistances partielles & écoulement de gaz RL1 et RL2 en série avec la résistance de mesure RM et, d'autre part, il de la résistance de compensation en température RT en série avec la résistance fixe RF. L'amplificateur différentiel 20 In the device partially shown in FIG. 4, the measurement bridge 12 consists, on the one hand, of two partial resistances & gas flow RL1 and RL2 in series with the measurement resistance RM and, on the other hand, of the temperature compensation resistance RT in series with the fixed resistance RF. The differential amplifier 20
détecte la tension différentielle du pont pour pouvoir ef- detects the differential voltage of the bridge to be able to e-
fectueri comme dans le cas de la figure 1, un réglage d'une source d'alimentation (non représentée) de façon à obtenir une tension nulle du pont. Les résistances partielles à écoulement de gaz RL1 et RL2 correspondent aux pistes de carry out as in the case of FIG. 1, an adjustment of a power source (not shown) so as to obtain a zero voltage of the bridge. The partial gas flow resistances RL1 and RL2 correspond to the tracks of
résistance 24 et 26 de la sonde à film chaud 22 de la figu- resistance 24 and 26 of the hot film probe 22 of the fig-
re 3. L'organe de reconnaissance de mise en circuit 14, qui re 3. The circuit recognition device 14, which
correspond dans son principe & celui de la figure 1, com- corresponds in principle to that of Figure 1,
mande l'équipement de commutation 30 comprenant trois in- requires the switching equipment 30 comprising three elements
terrupteurs individuels 32, 34 et 36 qui sont représentés sur la figure 4 dans la position du chauffage rapide. Dans cet état les interrupteurs 32 et 34 shuntent respectivement les résistances partielles RL1 et RL2, dont la connexion mutuelle, c'est-a-dire le montage en série, est interrompue par l'interrupteur 36. Ainsi les résistances partielles se individual switches 32, 34 and 36 which are shown in Figure 4 in the rapid heating position. In this state, the switches 32 and 34 respectively bypass the partial resistors RL1 and RL2, the mutual connection of which, that is to say the series connection, is interrupted by the switch 36. Thus the partial resistors are
trouvent montées en parallèle, ce qui conduit à une puis- are mounted in parallel, which leads to a
sance de chauffe accrue et une phase de chauffage plus ra- increased heating power and a more rapid heating phase
pide de la résistance à écoulement de gaz. A l'issue du pide of gas flow resistance. At the end of
temps de chauffage rapide les interrupteurs 32, 34 s'ou- fast heating time switches 32, 34 open
vrent et l'interrupteur 36 se ferme de sorte que les résis- switch and the switch 36 closes so that the resistors
tances partielles RL1 et RL2 se trouvent connectées en sé- partial RL1 and RL2 are connected in se-
rie pour l'état de fonctionnement normal. Cette forme de réalisation de la figure 4 ne convient que lorsque la résistance à écoulement de gaz est réalisée, ou peut être laughs for normal operating condition. This embodiment of Figure 4 is only suitable when the gas flow resistance is achieved, or can be
scindée, en au moins deux parties.split into at least two parts.
Dans la forme de réalisation de la figure 5 le pont de mesure 12 se compose du montage en série d'une résistance quelconque à écoulement de gaz RL ainsi que de In the embodiment of Figure 5 the measuring bridge 12 consists of the series connection of any resistance to gas flow RL as well as
la résistance de mesure RM et de la résistance de compensa- the measurement resistance RM and the compensation resistance
tion en température RT ainsi que de la résistance fixe RF. RT temperature as well as RF fixed resistance.
L'amplificateur différentiel 20 permet d'obtenir l'équili- The differential amplifier 20 makes it possible to obtain the balance
brage du pont en influençant de manière appropriée un orga- bridge breaking by appropriately influencing an organ-
ne de réglage 42 dans la branche d'alimentation de pont de la source d'alimentation 10. Si, par exemple, à l'état de fonctionnement normal le débit de gaz augmente, alors la adjustment 42 in the bridge supply branch of the power source 10. If, for example, in the normal operating state the gas flow increases, then the
résistance à écoulement de gaz RL est plus fortement re- gas flow resistance RL is more strongly re-
froidie pour être ensuite du fait du processus de réglage à zéro du pont, par suite de l'influence encore exercée sur l'organe de réglage 42, chauffée plus fortement jusqu'à obtention de l'équilibrage du pont. Le courant de chauffe accru produit, au niveau de la résistance de mesure RM, une tension de sortie Ua accrue qui est traitée en tant que cooled to then be due to the zero adjustment process of the bridge, as a result of the influence still exerted on the adjustment member 42, heated more strongly until the bridge is balanced. The increased heating current produces, at the measurement resistance RM, an increased output voltage Ua which is treated as
représentative du débit-masse de gaz. representative of the gas mass flow.
Suivant la figure 5 l'organe de reconnaissance de mise en circuit 14 détecte le processus de mise en circuit, par exemple le saut de tension de mise en circuit de la source d'alimentation 10, pour mettre ainsi en marche un According to FIG. 5, the switching-on recognition member 14 detects the switching-on process, for example the jump in switching-on voltage of the power source 10, to thus start a
temporisateur 40, par exemple un étage de relaxation mono- timer 40, for example a mono-relaxation stage
stable, qui pour sa part délivre une impulsion de commuta- stable, which in turn delivers a switching impulse
tion au commutateur 16 shuntant la résistance de mesure RM switch 16 bypassing the RM resistance
et interconnecte en même temps totalement l'organe de ré- and at the same time fully interconnects the re-
glage 42 en interrompant le processus de réglage. L'impul- setting 42 by interrupting the adjustment process. The impulse
sion de mise en circuit présente une longueur allant par exemple jusqu'à environ 100 ms, laps de temps durant lequel switching on length has a length of, for example, up to about 100 ms, period of time during which
s'effectue un chauffage rapide de la résistance à écoule- rapid heating of the flow resistance
ment de gaz RL, puisque celle-ci est connectée directement à la source d'alimentation 10. Lorsque la température de départ TA (voir la figure 2) est atteinte, en l'occurrence à l'issue de l'impulsion de mise en circuit, le commutateur 16 s'ouvre à nouveau et l'organe de réglage 42 est amené gas RL, since the latter is connected directly to the power source 10. When the starting temperature TA (see FIG. 2) is reached, in this case at the end of the activation pulse circuit, the switch 16 opens again and the regulating member 42 is brought
par l'amplificateur différentiel 20 a reprendre le proces- by the differential amplifier 20 to resume the process
sus de réglage normal.above normal setting.
Dans la forme de réalisation de la figure 5 l'im- In the embodiment of Figure 5 the im-
pulsion de mise en circuit délivrée par le temporisateur 40 présente une durée qui est fonction de la température du gaz ou de l'air. A cette fin la température du courant de gaz ou d'air est détectée au moyen d'un amplificateur de switching-on pulse delivered by the timer 40 has a duration which is a function of the temperature of the gas or of the air. To this end, the temperature of the gas or air stream is detected by means of a
mesure de température 38 connecté à la résistance de com- temperature measurement 38 connected to the resistance
pensation en température RT et est amenée au temporisateur 40. Ainsi la longueur de l'impulsion de mise en circuit peut être adaptée chaque fois à la température du gaz, afin de pouvoir ainsi obtenir un temps de chauffage rapide aussi RT temperature thinking and is brought to timer 40. Thus the length of the switching pulse can be adapted each time to the gas temperature, so as to be able to thus obtain a rapid heating time also
court que possible. Dans ce contexte il convient de rappe- short as possible. In this context, it should be remembered
ler que la température de départ TA doit être supérieure à l'intervalle de température de régime TB, sans cependant 1st that the flow temperature TA must be higher than the operating temperature range TB, without however
l'excéder de beaucoup. Compte tenu du refroidissement, con- greatly exceed it. Given the cooling,
ditionné par le courant de gaz, de TA à TB et de la durée de ce refroidissement, TA ne devrait pas être sensiblement summed by the gas flow, from TA to TB and the duration of this cooling, TA should not be significantly
supérieur à TB.greater than TB.
Il importe également que l'organe de reconnaissan- It is also important that the recognition body
ce de mise en circuit 14 se verrouille automatiquement après une première détection de mise en circuit, jusqu'à ce que le dispositif soit mis hors circuit. On évite ainsi que des impulsions parasites n'interviennent et ne déclenchent this circuit 14 is automatically locked after a first circuit detection, until the device is switched off. This prevents parasitic pulses from intervening and triggering
intempestivement un nouveau chauffage rapide. inadvertently a new rapid heating.
Les dispositifs représentés et décrits conviennent en particulier pour des véhicules automobiles à moteur & The devices shown and described are particularly suitable for motor vehicles with motor &
combustion interne et à faible tension de réseau d'alimen- internal combustion and low-voltage supply network
tation de bord. Ils conviennent cependant également pour d'autres applications o il s'agit, après mise en circuit d'un dispositif, de déterminer rapidement des débits ou on-board station. They are however also suitable for other applications where it is a question, after switching on a device, of quickly determining flow rates or
débits-masses de gaz.gas flow rates.
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Family Applications (1)
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GB8906202D0 (en) | 1989-05-04 |
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