Brevet FR2384241A1 — publié le 19781013

L'invention est relative à un dispositif de mesure et/ou d'indication d'au moins un paramètre de fonctionnement du moteur d'un véhicule en déplacement. Elle concerne également un organe de mesure et/ou d'indication du débit (débitmètre) d'une matière solide ou liquide s'écoulant selon un trajet déterminé, cet organe étant notamment utilisable pour réaliser un dispositif du susdit genre. L'invention a pour but de fournir un dispositif et un organe des types susmentionnés qui soient de réalisation simple et économique et qui répondent, mieux que jusqu'à ce jour, aux divers desiderata de la pratique. Le dispositif de mesure et/ou d'indication d'au moins un paramètre de fonctionnement d'un véhicule en déplacement conforme à l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de mesure et/ou d'indication, à chaque instant, de la quantité de combustible utilisée par le moteur du véhicule par unité de longueur du déplacement dudit véhicule. De préférence ces moyens de mesure et/ou d'indication comportent des moyens sensibles au débit de combustible fourni audit moteur et propres à produire un signal de sortie représentatif dudit débit, des moyens sensibles à la vitesse de déplacement du véhicule et aptes à engendrer un signal représentatif de ladite vitesse, et des moyens de calcul sensibles aux signaux de sortie desdits moyens sensibles, respectivement, au débit et à la vitesse et propres à engendrer un signal représentant le rapport entre le débit et la vitesse. En effet, le débit D est la dérivée du rapport au temps t de la quantité q de combustible, à savoir D - dt - La vitesse V et.. la.. dérivée de la distance xifiar rapport au temps t dx Dans ces sonditions -le susdit rapport a pour valeur D = dg V dx Ce rapport représente bien la quantité de combustible consommée par unité .dQ longueur de déplacement. Dans mode dr réali -ation d'un tel dispositif les moyens sensibles au débit comprennent,. en une position déterminée du parcours du combustible, des moyens pour, à puissance sensiblement constante, élever ou abaisser la température du combustible, des premiers moyens capteurs sensibles à la température du combustible en amont de ladite position déterminée, des seconds moyens capteurs sensibles à la température du combustible en aval de la susdite position déterminée, et des moyens sensibles à la différence entre les températures détectées par les premiers et les seconds moyens capteurs. Ces moyens capteurs peuvent etre, par exemple, du type à thermocouple ou du type à résistance variant en fonction de la température (thermistance).Dans ce dernier cas, -c'est-à-dire quand les premiers et seconds moyens capteurs comprennent, chacun, une résistance dont la valeur est fonction de la température-, il est avantageux que ledit dispositif comporte un pont de Wneatstone dont lesdites résistances forment, chacune, une branche ; l'une des diagonales dudit pont de Wheatstone est propre à recevoir le signal de sortie desdits moyens sensibles à la vitesse. Dans les modes de réalisation du dispositif conforme à l'invention qui ont été envisagés ci-dessus, les moyens sensibles au débit sont aptes à engendrer un signal du type analogique ; en variante, à la place de tels moyens du type analogique, on prévoit un générateur de signal périodique dont la fréquence représente le débit de combustible De même, les moyens sensibles à la vitesse peuvent être agencés pour engendrer soit un signal analogique soit un signal périodique dont la fréquence est représentative de la vitesse. Dans le cas où, d'une part, les moyens sensibles au débit sont agencés pour engendrer un signal périodique de fréquence représentative dudit débit et, d'autre part, les moyens sensibles à la vitesse sont propres à engendrer un signal du type analogique, les moyens de calcul comprennent, de préférence, des moyens générateurs de signaux en dents de scie comportant une entrée de commande de la pente des dents de scie, cette entrée étant reliée à la sortie des moyens sensibles à la vitesse, et une entrée de déclenchement et de mise à zéro connectée à la sortie des moyens sensibles au débit. autre Dans un/mode de réalisation de l'invention, pour lequel les moyens sensibles à la vitesse sont agencés pour engendrer un signal périodique de fréquence qui est fonction de ladite vitesse, et les moyens sensibles au débit sont propres à engendrer des signaux analogiques, les moyens de calcul comprennent, d'une part, une bascule monostable dont l'entrée de commande est reliée à la sortie des moyens sensibles à la vitesse, cette bascule monostable comportant une entrée d'alimentation qui est connectée à la sortie des moyens sensibles au débit de manière que les signaux de sortie de ladite bascule monostable présentent une tension représentative du débit et, d'autre part, des moyens d'établissement de valeur moyenne connectés à la sortie de ladite bascule monostable. Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, qui s'applique dans le cas où les moyens sensibles au débit et à la vitesse sont agencés tous deux pour engendrer un signal périodique de fréquence représentant respectivement ledit débit et ladite vitesse, les moyens de calcul comportent des moyens compteurs d'impulsions présentant une entrée de comptage reliée à la sortie des moyens sensibles à la vitesse et une entrée de remise à zéro propre à recevoir un signal représentant le signal de sortie des moyens sensibles au débit. Comme on l'a déjà mentionné ci-dessus, l'invention, selon un autre de ses aspects, concerne également un organe de mesure et/ou d'indication du débit d'une matière solide ou liquide circulant selon un trajet déterminé. Cet organe est, selon l'invention, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour chauffer ou refroidir ladite matière par apport-d'une énergie à puissance sensiblement constante, ces moyens étant disposés en une position donnée dudit trajet, des premiers moyens capteurs de température de la matière en amont de ladite position déterminée, des seconds moyens capteurs de la température de la matière en aval de ladite position donnée, et des moyens sensibles aux signaux de sortie desdits premiers et seconds moyens capteurs et propres à délivrer un signal représentatif de la différence entre les températures en amont et en aval de la susdite position donnée. D'autres buts, dispositions et avantages de l'invention apparaitront avec la description de certains de ses modes de réalisation, cette description étant faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre un premier mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention ; et - lie figures 2,3,4,5 et 6 montrent, de façon schématique, d'autres modes de réalisation du dispositif selon l'invention, la figure 4a illustrant les signaux utilisés dans le dispositif montré sur la figure 4. Les modes de réalisation de l'invention que l'on va maintenant décrire en relation avec les figures concernent tous des dispositifs de mesure et d'indication, à chaque instant, de la quantité de combustible consommée par unité de longueur (par kilomètre ou cent kilomètres en général) par le moteur d'un véhicule (non montré) au cours de son déplacement. Dans l'exemple que 1'on va maintenant décrire en relation de avec la figure 1 on prévoit un organe de roesuree46u/ détection du débit du combustible qui comporte, tout d'abord, un conduit ou tube 1 intercalé dans le trajet habituel d'alimentation en combustible du moteur (non représenté). Sur la figure 1 le combustible s'écoule dans le sens de la flèche F. Dans une première partie 2 du conduit 1, qui en constitue sa section d'entrée, est installée une thermistance 3. Dans une seconde partie 4 du conduit 1, cette seconde partie faisant suite à la première, est disposée une résistance chauffante 5. La seconde partie 4 est suivie par une troisième partie 6 dans laquelle est installée une seconde thermistance 7 analogue à la thermistance 3. Enfin, le conduit 1 comporte une quatrième et dernière partie 8, ou section de sortie, dans laquelle est également installée une thermistance 9. Dans l'exemple, les diverses sections du conduit 1 sont séparées par des étranglements ou chicanes, respectivement 10, 11 et 12, dont le rôle sera expliqué~plus loin. La résistance 5 est alimentée en énergie électrique par une source 13 propre à fournir un courant électrique d'intensité sensiblement constante. Dans le circuit d'alimentation de ladite résistance sont également installés, d'une part, un interrupteur 14 et, d'autre part, le contact 15 d'un relais 16. Les deux thermistances 3 et 7 constituent les résistances adjacentes d'un pont de Wheatstone 17. La première diagonale 17a du pont 17 est reliée aux bornes de sortie d'un organe (non représenté) de mesure de vitesse délivrant un signal analogique. Ladite première diagonale 17a est celle qui est reliée aux bornes opposées des thermistances 3 et 7. Le pont 17 comprend deux autres résistances, de références 18 et 19, cette dernière ayant une valeur ajustable. Dans la seconde diagonale du pont 17 est installé un dispositif de mesure 20. Les bornes de4ermistance 9 sont connectées à l'entrée d'un élément 21 de comparaison et as amplification dont la sortie débite dans la bobine d'excitation du relais 16. Enfin, le conduit 1 comporte des moyens pour l'isoler thermi quement de l'extérieur ; à cet effet, il est entouré par un tube coaxial 22 présentant sensiblement la même longueur que le tube 1 et dont le diamètre intérieur est supérieur au diamètre extérieur dudit tube 1. De cette manière, un espace vide, constituant un espace d'isolement, peut être ménagé entre les tubes 1 et 22. De plus, le tube 22 est lui-même entouré par un manchon isolant 23 qui, dans l'exemple, est établi en laine de verre ou en caoutchouc alvéolaire. Le fonctionnement du dispositif que l'on vient de décrire en relation avec la figure i est le suivant. La puissance P apportée, sous forme de chaleur, à la résistance 5, et donc au combustible s'écoulant dans le conduit 1, est sensiblement constante. En d'autres termes, la quantité de chaleur apportée au combustible par unité de temps par a résistance 5, est constante. Cette quantité de chaleur provoque l'élé- vation de la température du liquide se trouvant dans la section 6 (c'est-à-dire en aval de la section 4) par rapport à celle du liquide se trouvant dans la section 2 d'entrée (en amont de la section 4).Cette élévation de température est proportionnelle à la quantité de chaleur apportée et inversement proportionnelle à la masse de combustible s'écoulant dans la section 4 par unité de temps ; en d'autres termes, l'échauffement de la thermistance 7 par rapport à la thermistance 3 est inversement proportionnel au débit du combustible. De plus, comme la première diagonale du pont 17 est alimentée par un signal proportionnel à la vitesse, le signal apparaissant aux bornes de la seconde diagonale, signal qui est appliqué aux bornes du dispositif 20, est proportionnel à la vitesse et inversement proportionnel au débit ; autrement dit encore, la tension aux bornes du dispositif 20 est inversement proportionnelle à la consommation en combustible par unité de longueur. Ce dispositif 20 pourra, à volonté, être gradué en litres par 100 km, et/ou en kilomètres par litre. Les étranglements ou chicanes 10, Il et 12 limitent, dans une certaine mesure, les échanges thermiques parasites entre les diverses sections du tube 1. La résistance ajustable 19 permet d'équilibrer le pont 17 lorsque la résistance 5 est parcourue par un courant éLectrique d'intensité égale à zéro. La thermistance 9, en combinaison avec le dispositif de comparaison et d'amplification 21,permet d'interrompre l'alimenta tion de la résistance 5 lorsque la température du combustible dépasse une valeur prédéterminée. Ainsi, quand cette température devient supérieure à un seuil; le dispositif 21 excite la bobine 16 du relais, ce qui permet l'ouverture du contact 15. Dans l'exemple l'interrupteur 12 est connecté au contacteur (non mon générale tré) d'alimentation/en énergie électrique du moteur du véhicule. L'organe (non montré) qui permet de fournir un signal dont l'amplitude est proportionnelle à la vitesse du véhicule sur la première diagonale du pont 17 est constitué, par exemple, par un potentiomètre (non montré) dont le curseur est commandé de la même manière que l'aiguille de l'indicateur de vitesse du véhicule, les extrémités dudit potentiomètre étant connectées à la batterie d'accumulateurs dudit véhicule. Pour produire ledit signal de vitesse on peut également utiliser un capteur de déplacement (non représenté) fournissant un signal périodique de fréquence proportionnelle à la vitesse du véhicule, et un convertisseur fréquen ce-tension On va maintenant décrire, en relation avec la figure 2, un autre mode de réalisation de l'invention pour lequel, comme dans le cas de la figure 1, on utilise un signal analogique de vitesse. Toutefois, contrairement à l'exemple montré sur la figure 1, les moyens sensibles au débit fournissent un signal périodique 25 dont la fréquence est proportionnelle au débit du combustible. Le dispositif représenté sur la figure 2 comporte un générateur 26 de signaux 28 en dents de scie qui comprend une première entrée 27 de commande de la pente des signaux 28. Sur cette entrée 27 est normalement appliqué ledit signal analogique de vitesse. Le générateur 26 comporte également une entrée 29 de declenche- ment et de mise à zéro sur laquelle est normalement appliqué le signal périodique 25 dont la fréquence représente le débit. La sortie 30 du générateur 26 est reliée à l'entrée 31 d'un détecteur de crête 32. La sortie & ce détecteur 32 est connectée à l'entrée d'un organe 33 d'affichage à mémoire ; l'orga- ne 33 comprend une entrée 34 de déclenchement et de mise à zéro. chaque impulsion de signal 25 remet à zéro le signal de sortie du générateur 26, sans en interrompre le fonctionnement. La hauteur de chaque dent de scie du signal 28 est proportionnelle à la vitesse du véhicule et inversement proportionnelle au débit. Dans ces conditions, le signal de sortie du détecteur de crête 32, signal dont l'amplitude est proportionnelle à-l'amplitude maximale atteinte par le signal 28, présente une amplitude inversement proportionnelle à la consommation en combustible par unité de longueur parcourue. Il en est donc de même de la valeur affichée par l'organe 33. On notera d'ailleurs que l'organe 33 d'affichage à mémoire est "mis à jour" à chaque impulsion du signal 25. Dans le troisième exemple de réalisation de l'invention qui est représenté sur la figure 3, on utilise, comme dans les exemples décrits en relation avec les figures 1 et 2, des moyens permettant d'engendrer des signaux qui sont fonction , respectivement,du débit du combustible et de la vitesse du véhicule. Toute fois, dans ce cas, on utilise un signal de vitesse qui est périodique et dont la fréquence est proportionnelle à ladite vitesse tandis que le signal de débit est un signal analogique. Dans cet exemple, le dispositif conforme à 1'invention comporte, en outre, une bascule monostable 40 dont l'entrée de commande 41 reçoit normalement le signal périodique de vitesse. De plus, cette bascule 40 comprend une entrée 42 de commande d'alimentation sur laquelle est normalement appliqué un signal analogique de débit. Le signal apparaissant sur la sortie 43 de la bascule monostable 40 présente une amplitude proportionnelle à celle du signal appliqué sur l'entrée 42. Ladite sortie 43 est connectée à l'en- trée d'un détecteur 44 de valeur moyenne par exemple un voltmètre du type magnéto-électrique. En fonctionnement, le signal 45 apparaissant sur la sortie 43 de la bascule 40 est un signal périodique dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse. La valeur moyenne de l'amplitude de ce signal 45, valeur moyenne qui est déterminée par le détecteur 44, est donc, comme dans les exemples précédents, inversement proportionnelle à la consommation en combustible par unité de longueur. Dans/ i rPe aSisation de l'invention qui est illustré sur les figures 4 et 4a, les signaux 50 et 51 (figure 4a) représentant, respectivement, le débit et la vitesse sont tous dieux des signaux périodiques dont la fréquence est proportionnelle, respectivement, au débit du combustible et à la vitesse du véhicule. Ces signaux 50 et 51 sont engendrés par des moyens de mise en forme qui n'ont pas été représentés. Dans cet exemple, les signaux périodiques 51 représentant la vitesse présentent une fréquence sensiblement plus importante que la fréquence des signaux périodiques 50 représentant le débit du combustible. Ledit dispositif représenté sur la figure 4 comporte un circuit 52 à retard présentant une entrée 50a sur laquelle on applique normalement le signal 50 représentant le débit. Le diagramme 53 de la figure 4a illustre les signaux obtenus sur la sortie du circuit 52. Comme le montre ce diagramme 53, le retard t introduit parIe circuit 52 est inférieur à la période du signal 51. La sortie du circuit 52 est connectée d l'entrée 54 de remi- se à zéro (RAZ) d'un compteur 55 dont l'entrée 56 de comptage re çoit normalement le signal périodique 51 représentant la vitesse. La sortie du compteur 55 est reliée à l'entrée d'une mémoire de transfert 57 comportant, par exemple, un registre à décalage. Cette mémoire 57 présente une entrée 58 de commande de transfert. Sur cette entrée 58 est normalement appliqué le signal 50. La sortie de la mémoire 57 est connectée à l'entrée d'un organe d'affichage 59 comportant, dans l'exemple, un décodeur et un dispositif d'indication numérique (non montrés en détail). En fonctionnement, le nombre d'impulsions du signal 51 qui est totalisé par le compteur 55 entre, d'une part, une remise à zéro (commandée par le signal 53) et, d'autre part, l'impulsion suivante du signal 50 (appliquée sur l'entrée 58 de commande de transfert de la mémoire 57) est proportionnel à la vitesse et inverseeent proportionnel au débit. Le nombre affiché par l'organe 50 est donc inversement proportionnel à la oensamnation par unité de longueur. Il peut être affiché en km/litre. Le dispositif représenté sur la figure 5 est analogue à celui montré air la figure 4. En effet, comme ce dernier, il comporte un circuit 52 de retard, un compteur 55, une mémoire de transfert 57 et un organe d'affichage 59a. Toutefois, entre la sortie de la mémoire 57 et l'entrée de l'organe d'affichage 59a, on prévoit des moyens agencés pour que l'information affichée par ledit organe 59a corresponde à la consommation par unité de longueur et non à l'inverse. A cet effet, un organe numérique de division 60 présente une entrée "diviseur" 61 qui est connectée à la sortie de la mémoire 57 et une entrée "dividende" 62 reliée à la sortie d'une mémoire morte 63. L'organe 60 de division présente également une entrée 64 de commande d'opération. Cette entrée 64 est reliée à la sortie du circuit 52 de retard.En d'autres termes, la division entre la valeur numérique affichée dans la mémoire morte 63 et le nombre stocké dans la mémoire 57 n'est effectuée que lors de l'apparition d'une impulsion du signal 53 (figure -18). Ainsi on peut, par le choix de la valeur numérique emmagasinée dans la mémoire morte 63, afficher sur l'organe 59a la consommation en combustible par unité de longueur. Le dispositif montré sur la figure 6 comporte essentiel le- ment un organe analogique 65 de division comprenant deux entrées, à savoir une entrée "dividende" 66 et une entrée "diviseur" 67. Sur la première entrée 66 est normalement appliqué un signal analogique d'amplitude proportionnelle au débit du combustible, et sur la seconde entrée 67 on applique normalement un signal analogique d'amplitude proportionnelle à la vitesse du véhicule. On obtient donc sur la sortie de l'organe 65 un signal qui a une amplitude proportionnelle à la consommation par unité de longueur. On vient de décrire en relation avec les figures six exemples de réalisation de dispositif conforme à l'invention. Toutefois de nombreuses autres variantes sont encore possibles. Ainsi , en ce qui concerne la figure 1, on notera que l'ensemble constitué par le relais 16 et le contact 15 peut être remplacé par un interrupteur électronique tel qu'un transistor. On remarquera également que les thermistances 3, 7 et 9 peuvent être remplacées par des thermocouples, c'est-à-dire par des 61é- ments fournissant une force électromotrice qui est fonction de la température. Le dispositif conforme à l'invention peut être utilisé pour mesurer ou afficher la consommation en combustible de tous types de véhicules qu'ils soient terrestres, maritimes, ou aé rns. L'invention n'est, bien entendu, limitée ni aux modes de réalisation, ni aux modes d'application qui ont été envisagés. Elle en englobe, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATICNS 1. Dispositif de mesure et/ou d'indication, d'au moins un paramètre de fonctionnement d'un véhicule en déplacement, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de mesure et/ou d'indication, à chaque instant, de la quantité de combustible utilisée par le moteur du véhicule par unité de longueur de son déplacement. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure et/ou d'indication comportent des moyens sensibles au débit de combustible fourni audit moteur et propres à produire un signal de sortie représentatif dudit débit, des moyens sensibles à la vitesse de déplacement du véhicule et aptes à engendrer un signal représentatif de ladite vitesse et des moyens de calcul sensibles aux signaux de sortie desdits moyens sensibles respectivement au débit et à la vitesse et propres à engendrer un signal représentant le rapport entre ledit débit et ladite vitesse. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens sensibles au débit comportent, en une position déterminée du parcours dudit combustible, des moyens pour, à puissance sensiblement constante, élever ou abaisser la température du combustible, des premiers moyens capteurs sensibles à la température du combustible en amont de ladite position déterminée, des seconds moyens capteurs sensibles à la température du combustible en aval de la susdite position déterminée , et des moyens sensibles à la différence entre les températures détectées par lesdits premiers et seconds moyens capteurs. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens capteurs comportent, chacun, un organe à thermocouple propre à engendrer une force électromotrice qui est fonction de la température. 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les premiers et seconds moyens capteurs comprennent, chacun, une résistance dont la valeur est fonction de la température. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte un pont de Wheatstone dont lesdites résistances forment, chacune, une branche, l'une des diagonales dudit pont de Weatstone étant propre à recevoir le signal de sortie desdits moyens sensibles à la vitesse. 7. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens sensibles au débit comprennent des moyens généra teurs d'un signal périodique dont la fréquence est représentative dudit débit de combustible. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que les moyens sensibles à la vitesse sont agencés pour engendrer un signal analogique. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que les moyens sensibles à la vitesse comprennent des moyens générateurs d'un signal périodique dont la fréquence est représentative de ladite vitesse. 10. Dispositif selon les revendications 7 et 8, caractérisé en ce que les moyens de calcul comportent des moyens générateurs de signaux en dents de scie comprenant une entrée de commande de la pente des dents de scie, cette entrée étant reliée à la sortie des moyens sensibles à la vitesse, et une entrée de déclenchement et de mise à zéro connectée à la sortie des moyens sensibles au débit. 11. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens sensibles au débit sont agencés pour engendrer des signaux analogiques, et en ce que les moyens de calcul comprennent, d'une part, une bascule monostable dont 1 1entrée de commande est reliée à la sortie des moyens sensibles à la vitesse, cette bascule monostable comprenant une entrée d'alimentation qui est connectée à la sortie desdits moyens sensibles au débit de manière que les signaux de sortie de ladite bascule monostable présentent une ten- sion représentative du débit, et, d'autre part, des moyens de calcul de valeur moyenne connectés à la sortie de ladite bascule monostable. 12. Dispositif selon les revendications 7 et 9, caractérisé en ce que les moyens de calcul comportent des moyens compteurs d' impulsions présentant une entrée de comptage reliée à la sortie des moyens sensibles à la vitesse et une entrée de remise à zéro sur laquelle est appliqué normalement un signal représentant le signal de sortie des moyens sensibles au débit, la fréquence du signal périodique fourni par les moyens sensibles à la vitesse étant sensiblement supérieure à la fréquence du signal périodique fourni par les moyens sensibles au débit. 13. Organe de mesure et/ou d'indication du débit d'une matière ou liquide s'écoulant selon un trajet déterminé, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour chauffer ou refroidir ladite matière par apport d'une énergie à puissance sensiblement constante, ces moyens étant disposés en une position donnée du trajet, des premiers moyens capteurs de température de ladite matière en amont de ladite position donnée, des seconds moyens capteurs de la température de la matière en aval de ladite position donnée, et des moyens sensibles aux signaux de sortie desdits premiers et seconds moyens capteurs et propres à délivrer un signal représentatif de la différence entre lesdites températures en amont et en aval de la susdite position donnée. 14. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens sensibles à la vitesse comportent un potentiomètre dont le curseur est connecté aux moyens de commande de l'aiguille d'un indicateur de vitesse à bord du véhicule.