Brevet FR2081285A1 — publié le 19711203

La présente invention concerne un débitmètre perfectionné pour la mesure du débit instantané d'un fluide en écoulement, ainsi que son application à la mesure de la consommation spécifique d'un véhicule automobile, ctest-à-dire de la quantité d'essence consommée par ce véhicule à chaque moment, ladite quantité étant rapportée à une distance de référence parcourue, généralement 100 kilomètres. Un certain nombre de solutions ont été jusqu'ici proposées pour résoudre ce problème, mais aucune d'elles nta donné pleinement satisfaction. Certaines, reposant sur des méthodes approximatives, conduisent à des réalisations ne possédant pas une précision suffisante. D'autres, acceptables de ce point de vue, conduisent à des réalisations compliquées, donc onéreuses, et la plupart du temps fragiles. Un premier type de solution connu fait appel à un système de deux cadrans à graduations logarithmiques, mobiles autour d'un meme axe. Le premier cadran, entraîné en rotation par un débitmètre usuel, indique la valeur du débit en face d'un repère fixe. Le second cadran, entrainé en rotation par le compteur de vitesse du véhicule, indique la valeur de la vitesse en face d'un autre repère fixe. Etant donné la nature de la graduation adoptée, la valeur du débit, exprimée par exemple en l/h, lue sur le premier cadran en regard de la valeur 100 km/h de la vitesse, lue sur le second cadran, correspond à la valeur de le consommation spécifique du véhicule exprimée en 1/100 km.Une telle solution présente l'inconvénient de devoir imposer aux cadrans des déplacements angulaires proportionnels aux logarithmes des débits et des vitesses mesurés, ce qui entrasse un certain nombre de complications. Autre part, il est peu commode pour l'utilisateur, d'effectuer la lecture de la consommation spécifique en regard d'un repère à position variable, en l'occurence le chiffre 100 du cadran de l'indicateur de vitesse, mobile avec ledit cadran. Un deuxième type de solution connu consiste à diviser, par des moyens électriques, la valeur du débit d'essence par celle de la vitesse du véhicule, ces valeurs étant préalablement converties en grandeurs électriques. les réalisations basées sur cette méthode présentent jusqu'ici l'inconvénient de faire dépendre la précision de la mesure de la tension de la batterie. Aussi, malgré un circuit électrique complexe, elles ne fournissent qu'une valeur insuffisamment approchée de la consommation spécifique. Ces réalisations nécessitent, d'autre part, l'emploi d'un potentiomètre dont le cur seur est commandé par l'indicateur de vitesse, ce qui conduit à un montage délicat et introduit des frottements qui faussent les mesures. L'invention a surtout pour but d'éviter les inconvénients susmentionnés. Elle vise essentiellement à réaliser un débitmètre simple et précis, notamment aux faibles débits, ledit débitmètre fournissant une indication de la valeur du débit de fluide qui le traverse, sous la forme d'une grandeur électrique proportionnelle. Elle vise en outre à réaliser un dispositif de mesure de consommation spécifique faisant application du débitmètre, en combinant celui-ci à un circuit électrique de conception particulièrement simple, ledit dispositif fournissant une indication très précise de la consommation spécifique, par lecture directe d'un ampèremètre. l'invention a plus précisément pour objet un débitmètre pour la mesure du débit instantané d'un fluide en écoulement, du type à pointeau fixe réglant l'ouverture d'un ajutage pratiqué dans une cloison mobile dont les déplacements sont commandés par les variations de pression différentielle du fluide qui le traverse, caractérisé en ce que d'une part, la cloison mobile est disposée à l'intérieur d'un bottier aux parois duquel elle est reliée par une membrane annulaire souple, ladite cloison séparant ledit boîtier en deux compartiments, respectivement d'entrée et de sortie, et en ce que d'autre part, ces compartiments renferment les moyens de réglage de position du phåntearl par rapport à l'aåutage , et les moyens permet tant de transformer le déplacement de la cloison en une grandeur électrique proportionnelle. Elle a égalément pour objet un dispositif de mesure de la consommation spécifique d'un véhicule automobile faisant application dudit débitmètre. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui suit, faite en regard des dessins annexés, concernant différentes formes de réalisation de l'invention données à titre d'exemples non limitatifs. La fig. 1 est une coupe-élévation dù débitmètre selon l'invention. La fig. 2 en est une coupe partielle suivant la~ligne II-II de la fig. 1. La fig. 3 représente le dispositif de mesure de consommation spdoifique. La fig. 4 représente ce dispositif suivant une variante de réalisation. Sur les fig. 1 et 2, on voit les éléments constitutifs du dé bitmètre, contenus dans un boîtier en deux parties, traversé de bas en haut par le fluide en écoulement. Le repère 1 désigne le demibottier inférieur comportant la tubulure d'entrée 2. Le repère 3 désigne le demi-bottier supérieur comportant la tubulure de sortie 4. Les demi-bottiers 1 et 3 munis de brides, respectivement 5 et 6, sont assemblés au moyen de vis telles que 7. Le volume intérieur du bottier est divisé en deux compartiments, respectivement d'entrée 8 et de sortie 9, par une cloison mobile 10. Ladite cloison est soli daire d'une membrane flexible et étanche 11, de forme annulaire, fixée sur sa périphérie entre les brides 5 et 6.Elle est traversée en son centre par un ajutage tronconique 12 dans lequel s'engage un pointeau conique 13 dont la conicité est opposée à celle de l'aju tage 12. Le pointeau 13 est monté à l'extrémité d'une tige 14 vis sée à la base du demi-bottier 1 et munie d'un écrou de blocage 15. la tige 14 est munie d'un épaulement 16 disposé à sa partie supérieure, au voisinage immédiat du pointeau 13. selle traverse la paroi du fond 17 d'une pièce 18, en forme de cuvette, dont le rebord 19 est fixé au moyen de vis, telles que 20, sur la cloison 10. Les vis 20 assurent également la fixation sur ladite cloison de la membrane 11. La pièce 18 comporte en outre, sur sa périphérie, un cer tain nombre d'orifices, tels que 21 à travers lesquels le fluide peut s'écouler. Deux ressorts, respectivement 22 et 23, déterminent /position de la cloison 10, par rapport au pointeau 13 dont la posi tion est réglable à l'aide du taraudage de la paroi du fond 24 du demi bottier 1 et de l'écrou 15.Le ressort 22 est logé à l'inté rieur de la cuvette 18 entre le fond 17 de ladite cuvette et l'épar lement 16 de la tige 14. Le ressort 23 est logé coaxialement au ressort 22, dans le demi-bottier 1, entre la paroi du fond 24 dudit demi-boStier et le rebord 19 de la cuvette 18. Lorsque le fluide s'écoule dans le sens indiqué par les flèches sur la fig. 1, sa pression provoque le déplacement de la cloison 10, jusqu'à ce que la section annulaire de passage entre l'ajutage 12 et le pointeau 13 soit telle que la perte de charge équilibre exactement la ten sion des ressorts 22 et 23. Ce déplacement est donc proportionnel à la raideur totale des ressorts 22 et 23. Le profil de l'ajutage 12 et du pointeau 13 ont été, bien entendu, calculés de telle sorte que le déplacement de la cloison 10 soit linéairement proportionnel au débit pour un liquide de densité et de viscosité données. A l'intérieur du compartiment 9 sont logés une résistance bobinée 25 solidaire de la cloison 10,- et un curseur 26 solidaire du de mi-boStier 3, coopérant avec ladite résistance bobinée. Cette dernière est montée sur une embase métallique plane 27, laquelle est fixée sur la cloison 10 au moyen de trois vis telles que 28 et 29. le curseur 26 est rendu solidaire du demi-boStier 3 par l'intermédiaire d'une barrette isolante 30. il est constitué par une plaque métallique verticale repliée à sa partie inférieure le long d'une arête oblique venant au contact de la résistance 25. La longueur utile de la résistance 25, comprise entre son origine et le point au contact du curseur 26, est linéairement proportionnelle au déplacement de la cloison 10. Un réglage précis de la position de la résistance 25, au moyen des vis 28-et 29, permet d'obtenir pour deux débits donnés, deux valeurs de la résistance 25 respectivement proportionnelles à ces débits.La valeur R de la résistance 25 est alors proportionnelle à la valeur Q du débit instantané : R = k1 Q. le repère 51 désigne la traversée isolante du demi-bottier3, permettant l'alimentation en courant électrique du curseur 26 par le fil 32. le repère 33 désigne la prise de mise à la masse du demi-boStier 3. A l'exception de la membrane 11, de la barrette 30 et de la traversée étanche 31, les pièces constitutives du débitmètre sont toutes conductrices de l'électricité, et la mise à la masse sera obtenue à travers ces différentes pièces, l'extrémité de la longueur utile de la résistance 25 étant par exemple reliée à l'embase 27 par le fil 34. Sur la fig. 3, on a représenté de façon schématique la dynamo tachymétrique 35 d'un véhicule automobile, entraînée en rotation, comme cela est connu par une prise de mouvement telle que le câble du compteur kilométrique. La dynamo 35 crée une tension U proportionnelle à la vitesse V du véhicule, soit : U = k2 V. Cette tension est appliquée aux bornes de la résistance 25 de valeur R du débitmètre qui vient~d'être décrit. Elle donne alors naissance à un courant I, La valeur ae ce courant est inversement proportionneiie au nombre ae litres par kilomètre.La relation précédente peut encore s'écrire Ceci montre qutil suffit de disposer sur le circuit électrique entre la dynamo 35 et la résistance 25,-un ampèremètre 36 gradué selon une échelle hyperbolique inversement proportionnelle au courant I dans le rapport 100 k2/k1 . La lecture de l'ampèremètre 36 donne directement l'indication de la valeur instantanée du nombre de litres consommés pour 100 kilomètres parcourus, c'est-à-dire la consommation spécifique du véhicule. Sur la fig. 4, on a représenté, de façon également schématique, le circuit électrique correspondant à une variante de réalisation suivant laquelle on a remplacé la dynamo tachymétrique 35 de la fig. 3 par un émetteur d'impulsions 37 dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse du véhicule automobile. Ledit émetteur d'impulsions est ici constitué par un contact sec sous vide, dont les ouvertures et fermetures successives sont actionnées par un organe 38 tournant à une vitesse proportionnelle à celle du véhicule. Un convertisseur fréquence-tension 39,alimenté par les impulsions de l'd- metteur 37,délivre un courant I sous une tension U proportionnelle à cette vitesse. Ce courant I alimente la résistance 25. Dans des conditions analogues à celles de la réalisation selon la figure pré- cédente, un ampèremètre 36 fournit l'indication de la consommation spécifique. Dans l'exemple représenté, le circuit électrique est bouclé, ce qui conduit à supprimer la mise à la masse.La réalisation du dispositif selon cette variante entraîne une modification des dispositions représentées sur la fig. 1. le fil 34 n'est plus relié à l'embase 27, mais sort du boîtier gracie à une traversée étanche supplémentaire (non représentée) se substituant par exemple à la prise 33 devenue inutile. Bien que l'invention ait été décrite en référence à des formes particulières de réalisation, il va de soi qu'elle n'y est en rien limitée, et que des modifications peuvent y être apportées sans sorte tir de son domaine. C'est ainsi que l'on pourra construire des débitmètres dont les moyens de réglage de position de l'ajutage et les moyens permettant de transformer le déplacement de la cloison en une grandeur électrique proportionnelle, soient logés dans le même compartiment, indifféremment d'entrée ou de sortie. On pourra aussi construire des débitmètres à curseur mobile, entratné par la cloison, la résistance bobinée étant solidaire du bottier. La pièce 18 en forme de cuvette pourra être réduite à ses seuls éléments efficaces : son fond 17 servant de palier à la tige 14 et de support au ressort 22, et son rebord 19, la liaison entre ces éléments étant réduite à deux montants. D'une façon plus générale, on pourra remplacer tout moyen représenté par un autre moyen techniquement équivalent. REVENDICATIONS 1/ Débitmètre pour la mesure du débit instantané d'un fluide en écoulement, du type à pointeau fixe réglant l'ouverture d'un ajutage pratiqué dans une cloison mobile dont les déplacements sont commandés par les variations de pression différentielle du fluide qui le traverse, caractérisé en ce que d'une part, la cloison mobile est disposée à l'intérieur d'un bottier au parois duquel elle est reliée par une membrane annulaire souple, ladite cloison séparant ledit bottier en deux compartiments, respectivement d'entrée et de sortie, et en ce que d'autre part, ces compartiments renferment les moyens de réglage de position du pointeau par rapport à l'ajutage, et les moyens permettant de transformer le déplacement de la cloison en une grandeur électrique proportionnelle. 2/ Débitmètre suivant la revendication 1, Caractérisé en ce que les moyens de réglage de position du pointeau par rapport à l'ajutage sont logés dans le compartiment d'entrée, et les moyens permettant de transformer le déplacement de la cloison en une grandeur électrique proportionnelle sont logés dans le compartiment de sortie. 3/ Débitmètre suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre, des moyens élastiques déterminant la position de l'ajutage par rapport au pointeau, lesdits moyens étant constitués par un système de deux ressorts coaxiaux, un premier ressort, prenant appui sur une pièce solidaire de la cloison, qui exerce une pression sur un épaulement solidaire du pointeau, et un deuxième ressort, prenant appui sur le fond du bottier, qui exerce une pression sur une autre pièce solidaire de la cloison. 4/ Débitmètre suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ,permec7;ant d'une part, les moyens/de transformer le déplacement de la cloison en une grandeur électrique proportionnelle, sont constitués par une résistance bobinée coopérant avec un curseur à arête de contact oblique, l'un de ces deux éléments étant fixe, et l'autre entraîné par la cloison mobile, et en ce que d'autre part, l'un de ces deux éléments est réglable en position, de telle sorte que la longueur utile de la résistance comprise entre son origine et le point au contact du curseur soit linéairement proportionnelle au déplacement de la cloison. 5/ Débitmètre suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite résistance bobinée est solidaire de la cloison à laquelle elle est reliée de façon réglable, et coopère avec un curseur fixe par rapport aux parois du bottier. 6/ A titre dtapplication du débitmètre suivant l'une des revendications précédentes, dispositif de mesure de la consommation spécifique d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qui comporte le débitmètre dont la résistance est alimentée par une source de courant sous une tension proportionnelle à la vitesse du véhicule, et un ampèremètre de mesure monté entre ladite source et ladite résistance. 7/ Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la source de courant est constituée par une dynamo tachymétrique. 8/ Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la source de courant est constituée par un émetteur d'impulsions délivrant des impulsions à une fréquence proportionnelle à la vitesse du véhicule, ledit émetteur étant combiné à un convertisseur fré quenc e-tension. 9/ Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'ampèremètre de mesure est gradué suivant une échelle hyperbolique.