Brevet FR2349134A1 — publié le 19771118

La presente invention due à la collaboration de Messieurs Armand SOtBR.NNE et Jean-Jacques JACQUELIN se rapporte aux indica tueurs de niveau de liquide et plus particulièrement à un appareil de ce type utilisable notamment comme appareil de jaugeage de la hauteur de l'huile dans le carter d'un moteur. On a de'jà proposé les dispositifs les plus divers pour la mesure, notamment de jaugeage et d'avertissement d'annonce, de Signalisation, dalarme afin d'émettre un signal avertisseur dans le cas où un composant participant à une combustion et soumis à une mesure ou jaugé atteint un niveau prédéterminé. ne tels dispositifs qui sont appliqués comme appareils de jaugeage du niveau d'un combustible ou dtun comburant d'un véhicule automobile ne conviennent nlus du tout dans le cas où le liquide dont il s'agit de surveiller le niveau est l'huile qui se trouve dans le carter du moteur d'un véhicule automobile et qui est destinée au graissage permanent du moteur, spécialement pendant sa période de fonctionnement. Quand le moteur est a l'arrêt, il n'y a aucune difficulté à connaître la hautellr de l'huile dans le carter du moteur. Une simple jauge rectiligne suffit. Quand le moteur tourne le problème est tout autre en raison de ltenvironnement défavorable créX par les vapeurs d'huile qu sont sensiblement à la m & e température que le bain d'huile et qui ont tendance à occuper tout le volume dispos nible dtaxltan-t plus facilement que l'huile liquide est soumise à un brassage permanent occasionné par la pompe d'aspiration et les modifications dans le profil du sol sur lequel roule le véhicule. Appareil de jaugeage, objet de l'invention, est applicahle en partielllier aux véhicules automobiles dans lesquels il est nécessaire, tout particulièrement quand le moteur fonctionne de maintenir l'huile au dessus d'un niveau prescrit. L'indicateur de l'invention fournit en outre une information permanente relativement au niveau d'huile et permet d'obtenir une indication à distance qui ramenée sur le tableau de bord permet au conducteur de connaître en permanence la situation de l'huile dans le carter du moteur pendant le fonctionnement du véhicule. Suivant l'invention, l'indicateur de niveau huile comporte un boîtier de forme généralement cylindrique, présentant une face inférieure et une face supérieure et rigidement fixé par sa paroi latérale à une face latérale intérieure du carter constituant le réservoir huile. A l'intérieur du bottier se trouve une pastille chauffante dont le contour extérieur est en relation avec la paroi intérieure du boîtier et cette pastille chauffante supporte un transducteur dont les conducteurs isolés traversent la face latérale du carter et aboutissent par l'interrédiaire d'un circuit am- plificateur à un dispositif d'alarme situé par exemple sur le tableau de bord. Avantageusement le fond du boîtier et la face supérieure sont munis de quelques ouvertures ponctuelles permettant ltécoulement de l'huile de l'extérieur vers l'intérieur du bottier et inversement avec un amortissement non négligeable0 D'autres caractéristiques ressortiront de la description qui va suivre et qui n'est donnée qutà titre d'esemple. A cet effet on se reportera au dessin joint dans lequel :: - la figure 1 est une représentation en perspective d'un premier mode de réalisation d'un indicateur de niveau d'huile selon l'invention dans lequel le bottier 2 est de forme cylindrique d'axe vertical - la figure 2 est une représentation en section d'un second mode de réalisation d'un indicateur de niveau d'huile selon l'in- vention dans lequel le boitier 2 est de forme cylindrique d'axe horizontal ; et - la figure 3 est une représentation schèmatique de l'élec- tronique associée. Les mêmes références désignent les mêmes éléments sur les figures 1 et 2. Suivant la figure 1, à la face latérale intérieure t du carter d'huile dtun moteur de véhicule automobile est rigidement fixé un boîtier 2 de forme généralement cylindrique présentant une face inférieure 3 et une face supérieure 4. Dans la face inférieure 3 est ménagée une fente longitudinale 5 de largeur réduite et dans la face supérieure 4 sont pratiquées deux ouvertures 6 et 7 de diamètre réduit. Cette fente 5 et ces ouvertures 6 et 7 sont destinées i mettre en communication le volume intérieur au boîtier 2 avec le volume extérieur de façon à permettre la circulation de huile de l'intérieur du boîtier vers l'extérieur et vice-versa mais à vitesse réduite. A l'intérieur du boîtier 2 est disposée une pastille chauffante 8 de forme généralement cylindrique en rapport avec la forme intérieure du boîtier 2 et qui peut être supportée par ses électrodes 10 et 11 qui traversent la face latérale 1 du carter d'huile tout en étant isolées de cette dernière et qui sont reliées respectivement par exemple aux bornes plus et moins de la batterie du véhicule ou aux bornes d'un diviseur de tension fournissant un sousmultiple de la tension de la batterie suivant les caractéristiques électriques de la pastille 8. La pastille chauffante 8 supporte un thermocouple 9 dont les conducteurs 12 et 13 traversent la face latérale 1 du carter d'huile tout en étant isolés électriquement de cette dernière et sont connectés à ltextérieur du carter d'huile à un circuit électronique illustré à la figure 3.Sur cette figure on retrouve les conducteurs 12 et 13 issus du thermocouple 9 et aboutissant aux entrées respectives d'un premier amplificateur opérationnel 14. La sortie du premier amplificateur est connectée à l'entrée inverseuse dlun second amplificateur opérationnel 15 dont lten- trée non inverseuse est à la masse et dont la sortie est connectée à la base d'un transistor 16 dont l'espace émetteur-collecteur est en série avec la bobine d'un relais 17 et avec une résistance 22 dans un circuit compris entre le plus batterie et la masse. Le relais 17 a un bras mobile t8 qui est en série avec un dispositif d'alarme 19 entre le plus batterie et la masse.Le circuit comprenant le transistor 16 et le relais 17 constitue un détecteur à seuil A une tension bien déterminée le transistor se met à conduire, le relais t7 change d'état. Il ferme son contact 18 et permet d'allumer l'ampoule 19 qui sert de dispositif d'alarme pour le conducteur. Cette dernière est disposée sur le tableau de bord du véhicule automobile. A titre de sécurité, le point 20 du conducteur reliant la sortie de l'amplificateur opérationnel 15 à la base du transistor 15 est connectée à un circuit comprenant entre le plus batterie de la bobine et la masse, un fusible, une résistance et l'élément chauffant 8 disposés en série. La figure 2 est à la fois une variante de la figure 1 et une forme de réalisation préférée dans laquelle le boîtier 2 étant de forme cylindrique avec axe horizontal > ltélément chauffant 8 au lieu dtêtre une pastille comme dans le cas de la figure 1, s'étend longitudinalement suivant l'axe du cylindre0 Le fonctionnement est le même pour les dispositifs des figures 1 et 2. Le dispositif de l'invention fonctionne quelques secondes après établissement du contact sur le véhicule > moteur en rotation ou non. Quand le moteur tourne, pour se protéger de ltenvironnement défavorable créé par les vapeurs d'huile qui sont sensiblement à la meme température que le bain huile et qui ont tendance à occuper tout le volume disponible, on créé a l'aide du bottier 2 une zone protégée dans laquelle on emprisonne un petit volume d'air quand le niveau d'huile diminue suffisamment. La pastille chauffante 8 est utilisée pour chauffer l'air emprisonné dans le bottier 2 et lton atteint facilement dans ce dernier cas des températures de tordre de 400' avec 15 watts. Il est important de noter que la pastille chauffante 8 et le thermocouple 9 doivent être thermiquement isolés du boîtier 2 et de la face latérale intérieure du carter 1 pour que le dispositif suivant l'invention fonctionne correctement. Une bonne conductibilité thermique entre le bottier 2 et la face latérale 1 du carter amé- liore par contre les performances de l'indicateur0 On a donc les deux cas de fonctionnement extrêmes : ou le niveau d'huile est suffisant,-le boîtier 2 est rempli au moins en partie d'huile et pour le reste de vapeurs d'huile et le thermocouple transmet la température moyenne de l'huile chaude qui est fonction des conditions de fonctionnement du moteur et qui varie pour fixer les idées entre 90 et 140, ou bien le niveau d'huile est insuffisant et le boitier 2 est rempli d'air qui est rapidement porté à 400' par la pastille chauffante. il suffit donc d'exploiter l'information thermique transmise par le thermocouple 9 et d'utiliser un détecteur fonctionnant avec un seuil de 250f. Gracie à l'appareil de l'invention il devient inutile de faire des mesures de niveau d'huile à l'arrêt puisqu'avec cet appareil on est prévenu lors du fonctionnement du moteur du moment précis où le volume d'huile devient insuffisant. Des essais en temps réel ont été faits. Ils ont donné les résultats suivants quand le volume d'huile est maximum : le détecteur 16 - 19 ne s'allume qutaccidentellement du fait d'un profil de sol particulièrement défavorable. - quand le volume d'huile est moyen : le détecteur 16 - 19 s' allume de temps en temps ce qui constitue une première alerte > - quand le volume d'huile est au minimum : le détecteur 16 - 19 est allumé dans 90 % du temps : on sait qu'il y a danger et qu'il convient de refaire le plein d'huile au plus tst. - si l'on s1arrete alors que le volume d > huile est d nimum: le détecteur 16 - 19 reste allumé constamment. Il convient de remettre de huile sans tarder. Dans le dispositif qui vient d' être décrit on est tributaire de la temperature de l'huile comme on l'a exposé. On peut se libérer de cette astreinte en utilisant un thermocouple différentiel fotlrnissant la wrnriation de température entre la face supérieure de l'élément chauffant 8 et la température de l'huile à un centimètre au dissous de l'élément chauffant. De cette manière on élimine l'influence de la température de l'huile puisque lton exploite la variation de température entre une nartie qui est éventuellement dans l'air et une partie qui est en permanence dans lthuilee Dans ce cas ont ramène le seuil du détecteur de 2500 à 50'. On aboutit à un appareil beaucoup plus précis et sensible. Il est encore possible de prévoir un dispositif thermoélectrique à semi-conducteurs pour la conversion d'énergie thermique en -nergie électrique. Dans ce dernier cas le dispositif convertis seur thermo-électrique peut être défini comme comprenant plusieurs étages à gammes de températures utiles différentes, dont chacun comporte un nombre limité de segments semi-conducteurs formés de matières thermo-électriques différentes choisies en fonction de la gamme de températures utile de ces étages et de la polarité électrique requise, tous ces segments étant montés thermiquement en parallèle à l'intérieur de chaque étage, les nombres des segments dans deux au moins des étages étant différents et les segments des différents étages étant reliés électriquement à un nombre correspondant de segments unipolaires d'un étage adjacent comprenant un nombre égal ou supérieur de segmentes, de manière à former des éléments thermoélectriques segmentaires à étages multiples. En ce qui concerne le circuit de sécurité de la figure 3, dans le cas oU la résistance chauffante 8 se coupe, le potentiel au point 21 est le même que celui de la batterie de la bobine, ce qui rend passant le transistor 16 dans la mesure où le contact a été établi sur le véhicule. L'-appareil 19 s'allume et alerte le conduc tueur. Un fusible en série entre la batterie et le point 21 protège l1installation -contre les courts-circuits. - REVENDICATIONS 1') Appareil de juageage, notamment du niveau d'huile dans un moteur, caractérisé en ce qu'il comprend : un boitier (2) rigidement fixé à une face latérale intérieure (1) du carter d'huile t ce boitier étant inmi d'ouvertures étroites (5 > 6, 7) permettant la circulation de l'huile à vitesse réduite ; et à l'intérieur du bottier (2) : une pastille chauffante (8) supportant un transducteur thermo-électrique (9) connecté à un circuit électrique extérieur (12 13, 14, 15, 16, 19) pour l'exploitation des informations fournies par le transducteur thermo-électrique (9). 20) Appareil de jaugeage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le transductellr thermo-électrique (9) est un thermocouple fournissant la température de l'enceinte comprise à l'in- tériéur du boîtier (2) au dessus de la pastille chauffante (8). 3e) Appareil de jaugeage suivant la revendication 12 caractérisé en ce que le transducteur thermo-électrique (9) est un thermocouple différentiel fournissant la différence de température ente la face supérieure de la pastille (8) et lthuile située en dessous de la pastille chauffante (8). 4f)-Appareil de jaugeage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le transducteur thermo-électrique (9) est constitué par un ensemble de segments semi-conducteurs montés électrique- ment en série et thermiquement an parallèle. 5) Appareil de jaugeage suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le bottier (2) est de forme cylindrique d'axe ver- tical et en ce que la pastille chauffante (8) est ronde 6*) Appareil de jaugeage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier (2) est de forme cylindrique d'axe horizontal et en ce que la pastille chauffante (8) est de forme allongée, s'étendant sensiblement suivant l'axe du cylindre. 7x) Appareil de jaugeage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit électrique extérieur d'exploitation des informations fournies par le transducteur thermo-électrique (9) comprend au moins un amplificateur opérationnel (14, 15) et un détecteur i seuil (16) incorporant un relais (17) dont un bras mobile (18) est en série dans un circuit comprenant un dispositif d'alarme (19). 8r) Appareil dê jaugeage suivant la revendication 7s caractérisé en ce qu'un point situé entre la sortie du dernier amplifi cateur opérationnel (15) et le détecteur à seuil (16) est connecté dune part au pale plus de la batterie par l'intermédiaire d'une résistance et d'un fusible en série et d'autre part à l'entrée plus de l'élément chauffant (8).