Brevet FR2060091A1 — publié le 19710611

La présente invention concerne une installation pour mesurer la consommation de liquides, en particulier la consommation de carburant d'une machine à combustion interne, comportant deux récipients de mesure qui peuvent être remplis à partir d'un réservoir et dont chacun peut être relié avec l'appareil d'utilisation par une conduite de prélèvement commandée par une valve magnétique, ainsi qu'un dispositif de commutation électrique qui commande les valves magnétiques. Les dispositifs pour mesurer la consommation sont appliqués en combinaison avec des balances, par exemple au banc d'essai de moteurs sur lequel on doit mesurer la consommation de carburant dans des conditions invariables de fonctionnement (vitesse de rotation et charge constantes), en mesurant le temps écoulé depuis le début jusqu'à la fin du prélèvement de carburant, ou bien le nombre de tours du vilebrequin pendant la période de mesure. Cependant, ce principe de mesure ne convient pas à tous les cas d'application, surtout lorsqu'on doit déterminer la consommation pendant des intervalles de temps quelconques et pour des charges très différentes. Au banc d'essai où on simule par exemple des programmes de parcours des moteurs de véhicules, il est cependant souhaitable d'obtenir aussi bien la consommation de carburant sur des sections de trajet définies que la consommation de carburant totale durant tout le programme de parcours. Par ce moyen, on obtient une base d'estimation instructive en ce qui concerne les performances du moteur dans des conditions de marche différentes et on est en mesure de déterminer les répercussions des diverses opérations de réglage de la machine sur la consommation de carburant. Dans le cas des perturbations imprévisibles, on doit en outre pouvoir à chaque moment interrompre la mesure de la consommation sans perdre le résultat de la mesure antérieure.Etant donné que le dispositif de mesure de consommation connu est totalement ou partiellement incapable de satisfaire à ces nombreuses exigences, l'invention se propose de créer un meilleur dispositif de ce genre qui tienne compte en particulier, de tous les points de vue, des exigences des bancs d'essais à commande par programme.Dans ce but,l'invention prévoit que le dispositif de commutation est actionné par un dispositif de pesée constitué par une capsule dynamométrique, de préférence une capsule dynamométrique à bande extensiométrique, qui supporte l'un des récipients de mesure et qui est connectée en série avec un amplificateur, la sortie de chaque amplificateur étant reliée à l'entrée d'un appareil de contrôle qui répond aux valeurs de tension correspondant à un poids maximal ou minimal prédéterminé dans le récipient et à la sortie duquel sont reliées les valves magnétiques de la conduite d'alimentation et de la conduite de prélèvement de carburant du récipient correspondant que les tensions de sortie des deux amplificateurs sont alternativement appliquées, par l'intermédiaire d'un interrupteur va et vient commandé en commun par les appareils de contrale, aux entrées des deux dispositifs de mise en mémoire des tensions de pointe branchés en parallèle dont les sorties sont reliées chacune à l'une des entrées d'un amplificateur différentiel connecté en série avec un voltmètre digital, et qu'un générateur de signaux de commande de cadence, réglable pour des intervalles de temps de mesure pré-déterminés, commande alternativement la mise à la terre et la décharge des deux dispositifs de mise en mémoire de tensions de pointe ainsi que la mise en circuit du voltmètre digital. Le dispositif de mesure conforme à l'invention se distingue surtout par sa simplicité de construction et par l'absence de tout organe mobile, de sorte qu'il en résulte un haut degré de fiabilité de fonctionnement et une précision de mesure particulière. En plus de la réduction du prix de revient et de la simplification de la construction, il présente encore l'avantage important d'être d'un encombrement réduit. La commande des valves magnétiques déterminantespour le remplissage et le prélèvement du carburant, s'effectue ici automatiquement au moyen d'un verrouillage électrique réciproque, c'est-à-dire que lorsque la conduite de prélèvement de carburant est ouverte, la conduite d'alimentation appartenant au même récipient est fermée. Les valves magnétiques pour le deuxième récipient se trouvent alors dans la position contraire. Un tel dispositif permet de mesurer d'une fagon continue la consommation pendant une durée d'essai arbitraire, la possibilité subsistant soit de mesurer uniquement la consommation pendant la durée du programme, soit de déterminer la consommation dans les sections particulières du programme sans interrompre le fonctionnement. La commande des valves par le commutateur actionné par le dispositif de pesée peut avoir lieu suivant différents principes. Pour des mesures continues de durée plus longue utilisant deux dispositif de pesée, chacun muni d'un récipient,la commande peut avoir lieu de telle façon que la valve de prélèvement d'un récipient est ouverte et la valve de prélèvement du deuxième récipient est fermée, alors que les valves d'alimentation sont commandées dans le sens contraire. L'inversion d'un récipient à l'autre s'opère automatiquement à l'instant où un niveau de carburant maximal prédéterminé est atteint dans le récipient en voie de remplissage. L'invention fournit ainsi la possibilité d'exécuter au banc d'essai des programmes de parcours quelconques qui englobent également des étapes courtes, par exemple des processus d'accélération, et d'obtenir en même temps toutes les valeurs de consommation qui présentent de l'intérêt pour les programmes en question. Lors de l'emploi eventuel d'un nombre de récipients supérieur à deux, la commande des valves magnétiques, déterminantes pour le remplissage ou pour le prélèvement de carburant, s'effectue de telle façon que le remplissage du récipient connecté en dernier lieu à l'appareil d'utilisation commence dès que le récipient suivant a été commuté. Les autres récipients sont à cet instant, déjà remplis et prêts à fonctionner à nouveau. Selon un développement de l'invention, on connecte, à la sortie du voltmètre digital, un compteur digital qui enregistre la consommation de carburant totale pendant toute la durée de mesure. L'obtention des données sous forme digitale présente un avantage important pour l'exploitation des résultats de mesure. Selon un autre développement de l'invention, on peut connecter à la sortie des amplificateurs un dispositif différentiateur électronique pour l'indication directe de la consommation de carburant par unité de temps ou en CVheures. Cette forme de réalisation fournit la possibilité de tracer la consommation de carburant en fonction du temps. Pour avoir une indication directe de la consommation de carburant en g/CVh, on doit déterminer les valeurs du couple et de la vitesse de rotation de la machine et les faire intervenir, par des moyens électroniques connus, dans la formation des valeurs mesurées. Pour augmenter la fiabilité du fonctionnement, on recommande, selon une particularité de l'invention,d'associer à chaque récipient, par exemple une protection contre le débordement du carburant constituée par un interrupteur à flotteur ou par une résistance qui varie avec la température. Cette protection contre le débordement entre en action au cas de défaillance du dispositif de commutation, lorsque le carburant dans le récipient atteint un niveau maximal autorisé. Lorsqu'on utilise une résistance qui dépend de la température (Thernewid), le mouillage de cette résistance par le liquide provoque une variation momentanée de la température, qui conduit, à son tour, à une variation de résistance correspondante.Cette dernière peut être utilisée pour actionner,dans le sens de l'arrêt la valve magnétique commandant le processus de remplissage et, le cas échéant, pour déclencher en même temps un signal de défaut. A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et représenté au dessin annexé un mode d'exécution de l'installation suivant l'invention. La figure 1 représente un schéma de connexion, conforme à l'invention, d'une installation de mesure de consommation de carburant pourvue d'une commande électronique. La figure 2 représente un diagramme d'impulsions de l'installation conforme à la figure 1. L'installation de mesure conforme à la figure 1 comporte deux récipients de mesure 1, 1', chacun desquels est placé sur une capsule dynamométrique 2, 2'. Ces capsules dynamométriques fonctionnent suivant le principe d'une bande extensiométrique et elles possèdent une résistance proportionnelle à la charge qu'elles supportent. En série avec chaque capsule dynamométrique 2, 2' est connecté un amplificateur de bande extensiométrique 3, 3' qui convertit le signal de sortie des capsules dynamométriques en une tension électrique correspondante. A la sortie de chaque amplificateur 3, 3' est connecté un dispositif de contrôle 4, 4' (détecteur de niveau) qui réagit aux valeurs de tension correspondant à un poids maxiaml ou minimal orédéterminé dans les récipients 1, 1 . A la sortie de chaque appareil de contrôle 4, 4' sont connectés deux valves magnétiques 5, 6 ou 5', 6'. Les valves magnétiques 5, 5' commandent respectivement le remplissage des deux récipients 1, 1' par les conduites d'alimentation 7, 7' branchées sur un réservoir commun. Les valves magnétiques 6, 6' contrôlent respectivement les conduites de prélèvement de carburant 8; 8' qui mènent à l'appareil d'utilisation,dans le cas représenté à une machine à combustion interne 9. La commande des paires de valves magnétiques 5, 6 ou 5', 6' s'effectue ainsi automatiquement par les deux dispositifs de contrôle 4, 4' et cela de telle façon que lorsqu'un niveau minimal pré-déterminé du fluide dans le récipient relié à l'appareil d'utilisation 9 est atteint il apparaît à la sortie de l'appareil de contrôle correspondant 4 ou 4' une impulsion qui ferme la valve de prélèvement 6 ou 6' du récipient correspondant et ouvre en même temps la valve magnétique 5 ou 5' associée à la conduite d'alimentation du même récipient. Le récipient se remplit à présent à nouveau à partir du réservoir.Aussitôt qu'un certain niveau maximal pré-déterminé du fluide est atteint dans le récipient en question,un autre signal de commutation apparaît à la sortie de l'appareil de contrôle correspondant, 4 ou 4', qui met fin au processus de remplissage, par la fermeture de la valve 5 ou 5', et qui autorise le prélèvement de carburant dans le même récipient, par l'ouverture de la valve magnétique 6 ou 6'. Comme protection supplémentaire contre le débordement des récipients 1, 1', on utilise un dispositif de sécurité 10, 10' associé à chaque récipient, qui peut être par exemple un interrupteur à flotter ou une résistance dépendant de la température (Thernewid). Dans ce dernier cas, le mouillage de la résistance par le liquide provoque une variation momentanée de sa température qui, à son tour, entraîne une variation de résistance. Cette dernière peut être utilisée pour la mise hors service de l'installation ou de certaines parties de celle-ci, ainsi que pour le déclenchement des signaux de défaut. Les sorties des amplificateurs 3, 3' sont reliées chacune à l'une des entrées d'un interrupteur va et vient 11, à la sortie duquel sont connectées deux dispositifs de mise en mémoire de tensions de pointe 12 et 12' branchés en parallèle. Par l'intermédiaire d'une ligne de commande 13 sortant des appareils de contrôle 4, 4', l'interrupteur 11 est actionné de telle façon qu'à chaque fois seule la tension de sortie bye celui des amplificateurs 3 ou 3' qui est associé au récipient commuté sur l'état correspondant au prélèvement de carburant est appliquée aux deux dispositifs de mise en mémoire de tensions de pointe Les sorties des dispositifs de mise en mémoire des tensions de pointe 12 et 12' sont reliées chacune à une entrée d'un amplficateur différentiel 14 connecté en série avec un voltmètre digital 15. Le cas échéant, au voltmètre digital 15 peut être connec té, comme représenté dans la figure, un compteur électronique 16 qui additionne les valeurs du voltmètre digital 15 et fournit la somme pour la durée totale de lamesure. La valeur ainsi indiquée est la consommation totale de carburant pendant la durée de l'es- sai. L'installation comporte en outre un générateur d'impulsions de commande et de cadence 17 qui commande alternativement la mise à la terre et la décharge des deux dispositifs de mise en mémoire des tensions de pointe 12 et 12' et la mise en circuit du voltmètre digital 15, et qui peut être réglé, pour un intervalle de temps de mesure prédéterminé At, comme expliqué en détail ci-dessous. L'installation peut etre complétée, le cas échéant, par un circuit différentiateur 18 représenté en pointillé dans la figure, qui peut être connecté, au choix, à la sortie de l'un des amplificateurs 3 , 3'. Un tel circuit différentiateur 18 permet de tracer la courbe de la consommation de carburant en fonction du temps (dG/dT) * L'installation représentée en figure 1 fonctionne selon le principe suivant, illustré également par le graphique des impulsions de la figure 2 : Ainsi que le montre la figure 2a, l'ensemble de la courbe, qui représente la variation du poids de carburant G en fonction du temps t, se subdivise en intervalles de temps de largeur at. Ces intervalles de temps de mesure a t sont préalablement fixés sur le générateur d'impulsions de commande et de cadence.La durée est déterminée suivant la durée totale de l'essai et suivant la nécessité d'obtenir des valeurs de consommation dans les limites des intervalles de temps très courts. On suppose par exemple qu'au début de la mesure, à l'instant tl, le dispositif de mise en mémoire 12 de tensions de pointe qui emmagasine la valeur de tension G1 correspondant au niveau maximal dans le récipient se trouve connecté. Du fait de l'alimentation de l'appareil d'utilisation 9 en carburant à partir du récipient 1, la courbe G décroit lentement en fonction du poids prélevé dans ce récipient. Après un temps de mesure ht, à l'instant t2, le poids du-carburant dans le récipient a atteint une nouvelle valeur G20 A cet instant le deuxième dispositif de mise en mémoire 12' de tensionsde pointe qui jusqu'ici était mis à la terre est mis en circuit, La tension de sortie monte brusquement à la valeur G2. Au même instant commence la période de mesure suivante du voltmètre digital 15. Au moyen de l'amplificateur différentiel 14, est mesurée à présent la différence entre les valeurs de tension G1 et G2 des deux mémoires de tensionsde pointe 12, 12'. La différence G1 - G2 correspond ainsi au poids prélevé dans le récipient 1 pendant le temps de mesure A t, et en conséquence à la consommation de carburant a G /ht . La mesure de cette valeur différentielle une fois terminée, le générateur d'impulsions de commande et de cadence 17 fournit un court signal de commande pour le transfert de l'information QG/ht dans le dispositif de mise en mémoire. Puis, les deux mémoires de tensions de pointe 12 et 12' sont mises à la terre, c'està-dire déchargées. Après un temps relativement court nécessaire à la décharge de la mémoire de tensions de pointe 12, celle-ci est à nouveau rendue disponible pour la mesure suivante. La tension de sortie monte instantanément à la valeur correspondant au poids momentané du carburant dans le récipient. Puis la mémorisation a lieu à nouveau comme décrit ci-dessus.La mémoire de tensionsde pointe 12' reste cependant, jusqu'à la fin du temps de mesurez t, reliée à la terre, donc déchargée.Les signaux fournis par le générateur d'impulsions de commande et de cadence qui déterminent les intervalles de mesure A t sont visibles dans la figure 2b. La distance entre deux impulsions consécutives correspond au temps maximal nécessaire à l'obtention et au transfert de l'information. Les impulsions de commande pour le voltmètre digital 15 sont représentées dans la figure 2c. Le transfert de l'information concernant la valeur A G/at au dispositif de mise en mémoire a lieu au moyen des courtes impulsions fournies par le circuit de commande conformément à la figure 2d. Les impulsions d'effacement pour la mémoire de tensiorsde pointe 12 ressortent de la figure 2e et celle de la mémoire 12' de la figure 2f. R désigne ici la durée de remise au repos de la mémoire 12 et R' de la mémoire 12'. REVENDICATIONS 1. Installation pour mesurer la consommation de liquides, en particulier la consommation de carburant d'une machine à combustion interne, comportant deux récipients de mesure qui peuvent être remplis à partir d'un réservoir et reliés à l'appareil d'utilisation, chacun par une conduite de prélèvement contrôlée par une valve magnétique, et d'un dispositif de commutation électrique qui commande les valves magnétiques, caractérisée par le fait que le dispositif de commutation (4, 4') est actionné par un dispositif de pesée constitué par des capsules dynamométriques (2, 2'), de préférence des bandes extensiométrique, qui supportent respective ment des récipients de mesure (1, 1') et qui sont connectées chacune en série avec un amplificateur (3, 3'), la sortie de chaque amplficateur (3, 3') étant reliée à l'entrée d'un appareil de contrôle (4,4') qui est sensible aux valeurs de tension correspondant à un poids maximal ou minimal prédéterminé dans le récipient (1,1') et à la sortie duquel sont reliées les valves magnétiques (5,5' et 6,6') de la conduite d'alimentation (7, 7') et de la conduite de prélèvement (8, 8') du récipient correspondant (1, 1'), que les tensions de sortie des deux amplificateurs (3, 3') sont alternativement appliquées par l'intermédiaire d'un interrupteur va-et-vient (il) commandé par les appareils de contrôle (4, 4'), aux entrées des deux dispositifs de mise en mémoire de tensions de pointe (12, 12') branchées en parallèle dont les sorties sont reliées chacune à une entrée d'un ampificateur différentiel (l4) connecté en série avec un voltmètre digital (15), et qu un générateur d'impulsions de commande et de cadence (17) qui peut être réglé pour un intervalle de temps de mesure prédéterminé (At) commande alternativement la mise à la terre et la décharge des deux mémoires- de tensionsde pointe (12, 12') ainsi que la mise en circuit du voltmètre digital (15). 2) Installation suivant la revendication 1, caractérisée par le fait qu'à la sortie du voltmètre digital (15) est connecté un compteur digital (16) qui enregistre la consommation de carburant totale durant la durée totale de mesure (T). 3) Installation suivant l'une des revendications I ou 2 caractériséepar le fait qu'à la sortie des amplificateurs (3, 3') est connecté un circuit différentiateur électronique (18) qui indique directement la consommation de carburant par unité de temps ou par cheval heure. 4) Installation suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisée par le fait qu'à chaque récipient de mesure (1, )') est associée une protection contre le débordement (10, 10') constituée par exemple par un interrpteur à flotteur ou par une résistance dépendant de la température.