Brevet FR2495767A1 — publié le 19820611

La présente invention est relative à une jauge de combustible pour véhicules, comprenant un capteur de niveau dans un réservoir de combustible et un appareil de mesure relié à ce capteur. Le terme de jauge doit être entendu comme comprenant tout type de dispositif qui montre à un conducteur la quantité restante de combustible, que cet appareil soit un instrument du type à affichage analogique, à affichage numérique ou autre. I1 est de pratique courante depuis les débuts de l'automobile de munir les véhicules d'une jauge de combustible qui montre la quantité restante de combustible. Le procédé actuellement le plus répandu pour mesurer la quantité de combustible ou le niveau de celuici dans le réservoir est électrique et est basé sur le fonctionnement d'un capteur électromagnétique. Le capteur comporte un flotteur qui flotte sur le combustible dans le réservoir et qui est relié à un levier, de telle sorte que le flotteur puisse suivre le niveau du combustible. Le levier est couplé mécaniquement à un contact mobile relié à la masse sur une résistance variable. L'un des contacts fixes de la résistance variable est relié à une source de courant par l'intermédiaire d'un instrument de mesure électrique qui est habituellement une jauge et qui est monté sur le tableau de bord du véhicule. Une telle jauge est suffisante pour fournir une indication approximative de la quantité de combustible. On ajoute souvent à cet instrument un autre capteur quelconque de niveau qui allume une lumière lorsqu'un certain niveau minimal a été atteint. Le conducteur est ainsi averti du fait que le niveau du combustible est extrêmement bas et qu'il est souhaitable de refaire le plein aussitôt que possible. Ces instruments connus manquent cependant de précision sous de nombreux rapports. Entre autres, ils sont tout à fait insuffisants pour permettre de déter miner à court terme la consommation de combustible. L'invention a pour but d'obtenir une mesure améliorée de la quantité de combustible dans le réservoir d'un véhicule. Une source importante d'erreur dans la mesure de la quantité de combustible est l'inclinaison et les conditions d'accélération ou de freinage qui affectent le niveau du combustible au point auquel il est mesuré. Une mesure plus exacte en elle-même, basée sur l'utilisation de composants plus précis, tenant compte du fait que le niveau du combustible ne varie pas linéairement avec la quantité de combustible en raison de la forme du réservoir ou autre n'apporte par conséquent pas une amélioration réelle du résultat de la mesure du fait que les erreurs systématiques de mesure dues aux variations du niveau provoquées par l'inclinaison et les phénomènes d'accélération détruisent la précision. Des tentatives ont été faites antérieurement pour éléminer les inconvénients des vagues dans un réservoir à combustible. Des amortisseurs spéciaux ont été prévus dans le réservoir et on a tenté d'atteindre une sorte de moyenne en incorporant une constante de temps, soit électrique , soit mécanique dans une jauge à combustible de type connu. I1 est alors nécessaire d'établir un compromis entre d'une part un amortissement suffisant et d'autre part une compensation suffisamment rapide. Les variations peuvent être atténuées mais non pas éliminées. Dans une solution connue, la constante de temps a été rendue dépendante de la vitesse. Cependant du fait que les variations ne sont pas fonction de la vitesse mais de l'inclinaison et de l'accélération, ceci ne constitue pas une solution avantageuse du problème consistant à obtenir une mesure plus exacte de la quantité de combustible. Dans une réalisation pratique courante, la constante de temps est fonction du fait que la mesure est basée sur l'utilisation d'un élément bi-métallique qui est chauffé par un courant déterminé par le signal provenant du capteur disposé dans le réservoir. La position de l'aiguille de l'indicateur est déterminée par un état d'équilibre de la température de l'élément bi-métallique, un apport de chaleur ohmique et une dissipation de chaleur par rayonnement et conduction se produisant de façon continue. Si le véhicule tourne de façon brusque, le niveau capté peut être altéré par les vagues, d'un ordre de grandeur qui correspond à un quart du volume du réservoir. Le chiffre indiqué par la jauge augmente plus rapidement qu'il ne diminue ensuite, et cette asymétrie dans le processus rend impossible de se baser sur la fiabilité des mesures prises tandis que le véhicule est en mouvement. Au contraire, il est plus probable qu'il existe une erreur systématique importante, tendant vers une erreur de mesure dans le sens qui correspond à une température plus élevée de l'élément bi-métallique. Une source supplémentaire d'erreur résultant des variations est provoquée par le fait que l'oscillation est arrêtée aux positions limites du capteur. Si le niveau dans le réservoir oscille lorsque ce réservoir est par exemple à moitié plein, et que les oscillations ne sont pas trop importantes, une valeur moyenne obtenue grâce à l'inertie inhérente du dispositif électrique ou autrement peut fournir des valeurs correctes. Si cependant le niveau dans le réservoir est proche du plein complet ou du vide complet, une oscillation non symétrique est produite en raison du fait que la valeur oscillante provenant du capteur atteint le minimum ou le maximum et qu'une valeur moyenne présente alors une erreur systématique du fait que les valeurs extrêmes dans l'un ou l'autre sens sont évitées. Cette erreur signifie que les valeurs mesurées aux faibles niveaux sont trop élevées et que celles effectuées aux niveaux élevés sont trop faibles. L'invention a pour but principal de supprimer dans la mesure du niveau du combustible les erreurs qui sont fonction des variations de vitesses et d'inclinaison. La solution proposée est basée sur l'hypothèse qu'un capteur de niveau de combustible peut seulement fournir-des lectures correctes lorsque le véhicule est horizontal et présente une accélération nulle dans toutes les directions, c'est-à-dire qu'il est soit à l'arrêt soit animé d'un mouvement uniforme. Plus précisément, l'invention a pour objet une jauge de combustible pour véhicule, du type précité et dans laquelle un capteur sensible à la position et /ou à l'accélération est disposé de façon telle qu'il interrompe les signaux qu'il émet et qui sont appliqués à l'appareil de mesure, à la suite d'une inclinaison et/ou d'une accélération du véhicule, et qui comprend un dispositif de maintien de valeur appliquant à l'appareil de mesure un signal correspondant au dernier signal non interrompu provenant du capteur de niveau. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans les véhicules qui sont pourvus d'un calculateur de bord dans lequel différentes informations concernant la consommation de combustible, la distance parcourue, la distance restante pouvant être parcourue avant qu'il soit nécessaire de refaire le plein, etc; peuvent être calculées, enregistrées et affichées. Dans un tel dispositif il est particulièrement nécessaire de disposer d'une mesure précise du combustible du fait qu'autrement une valeur affichée indiquant quelle distance le véhicule peut parcourir avant un nouveau plein serait entièrement dépourvue de signification si la mesure est sujette à des variations importantes dans le sens positif ou dans le sens négatif. De tels calculateurs de bord fournissent une possibilité simple de "reconnaissance passive " de la consommation de combustible en cours de route, par exemple en calculant en continu la distance parcourue et en calculant la consommation probable de combustible. La valeur obtenue peut être retranchée de la mesure exacte la plus récente du combustible, procurant ainsi une bonne valeur moyenne. Cette valeur peut alors être mise à jour au moyen d'une valeur mesurée réelle lorsque le véhicule se trouve dans une position appropriée et est animée d'une vitesse constante ou se trouve à l'arrêt. La détermination de l'inclinaison et de l'accélération du véhicule peut être effectuée au moyen d'un seul capteur si celui-ci est conçu de façon appropriée. Un type connu d'un tel capteur est parfois utilisé pour verrouiller les sangles de sécurité du type à enrouleur et consiste en une plaque dans laquelle est percé un trou. La plaque est horizontale lorsque le véhicule n'est pas incliné et une bille est disposée de façon à reposer partiellement dans le trou. Dans cette position la bille actionne un microcontact qui fonctionne aussitôt que la bille sort du trou indépendamment du fait que ceci soit provoqué par une inclinaison ou par une accélération du véhicule. Un autre type de capteur pouvant être utilisé dans ce but consiste en une bille de mercure disposée dans une dépression ménagée dans un boîtier en verre, avec deux électrodes traversant le verre et assurant le contact avec la bille, l'une sur sa face inférieure et l'autre sur sa face supérieure. Une accélération ou une inclinaison peut avoir pour résultat que la goutte de mercure rompt sa liaison électrique entre les deux contacts métalliques incorporés. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre faite en se référant aux dessins an fs donnés uniquement à titre d'exemples et dans lesquels - la Fig.l est un schéma d'un premier mode de réalisation de l'invention comportant une jauge analogique; - la Fig.2 est un schéma d'un second mode de réalisation de l'invention dans lequel on utilise un cal culateur de bord; - la Fig.3 est un schéma synoptique d'un troisième mode de réalisation comprenant un dispositif d'affichage numérique; - la Fig.4 est une vue en coupe d'un capteur sensible à la position et/ou à l'accélération; - la Fig.5 est une vue en coupe d'un autre mode de réalisation d'un capteur sensible à la position et/ou à l'accélération; - la Fig.6 est un schéma d'un troisième mode de réalisation de l'invention. La Fig.l est un schéma d'un mode de réalisation simple d'une jauge de combustible suivant l'invention. Un capteur 1 du niveau réel du combustible est monté dans le réservoir à combustible. Ce capteur peut être du type connu précité comportant une résistance variable commandée par un flotteur, avec une source de tension reliée à la résistance.Un signal de niveau est appliqué par ce cap teur, par l'intermédiaire d'un dispositif 2 sensible à la position et/ou à l'accélération, à l'entrée d'un amplifi cateur 4 dont la sortie est reliée à un appareil de mesu re 5. I1 peut être souhaitable de disposer une résistance 13 en série avec le dispositif 2 afin d'égaliser l'effet de toute vague résiduelle. I1 est exact que ceci à l'in convénient de présenter un retard correspondant lorsque l'appareil est branché par l'intermédiaire de l'interrup teur du démarreur du véhicule. I1 est possible d'éliminer cet inconvénient en interrompant le contact du condensa teur 3 avec la masse lorsqu'il n'y a pas de tension, c'est à-dire au moyen d'un relais (non représenté).La tension au condensateur maintient alors pendant un temps au moins relativement long une valeur précédente de tension qui correspond au dernier niveau de combustible mesuré. La constante de temps résistance-capacite qui correspond à la résistance 13 et au condensateur 3 doit être établie en fonction de la sensibilité du dispositif 2. L'entrée de l'amplificateur est couple en parallèle avec un pôle du condensateur 3. Aussi longtemps que le dispositif sensible 2 n'est pas soumis à une inclinaison ou à une accélération quelconque du véhicule, il fonctionne comme un interrupteur fermé, mais aussitôt que le véhicule accé1ère ou s'incline, le contact est interrompu. Lorsque le contact est fermé dans le dispositif sensible 2, un signal de tension provenant du capteur de niveau est appliqué à l'entrée 4 de l'amplificateur et charge en même temps le condensateur 3 jusqu'à un état de charge correspondant. Si le dispositif sensible 2 interrompt alors la liaison avec l'amplificateur 4 et le condensateur 3, la valeur trouvée à cet instant est conservée. L'amplificateur 4 est de façon appropriée un amplificateur opérationnel normal ayant une impédance d'entrée élevée, de sorte que le condensateur 3 ne se décharge que très peu. Dans le mode de réalisation représenté à la Fig.2 il est également prévu un capteur de niveau analogue 1 et un dispositif sensible à la position et/ou à l'accelera- tion du même type que dans l'exemple précédent. Les fonctions du condensateur et de l'amplificateur 4 sont assurées par un micro-calculateurfqui peut être du type analogique ou analogique/numérique). Ce calculateur reçoit un signal qui indique le débit de combustible prélevé dans le réservoir en cours de route, et ce débit de combustible est intégré pendant des périodes durant lesquelles la fonction de contact est assurée par le dispositif sensible 2, et cette valeur intégrée est soustraite de façon continue de la dernière lecture de la quantité de combustible par l'intermédiaire du dispositif 1.Bien que le signal de débit de combustible ne nécessite pas d'être spécialement précis, le résultat est à peu près correct du fait que la consommation entre les mesures, lorsque le dispositif sensible 2 est fermé, est en règle générale relativement faible par rapport au volume total du réservoir ou restant dans ce dernier. La Fig.3 est un schéma d'un mode de réalisation du type à affichage numérique. Le signal analogique provenant du capteur 1 est converti dans un convertisseur analogique/numérique 8, est transmise en parallèle ou en série à partir d'un calculateur 11 et est appliqué sous la commande de signaux en provenance d'un dispositif 2 sensible à la position et/ou à l'accélération, du même type que décrit plus haut. Un générateur 9 d'impulsions peut être commande par exemple par la vitesse de rotation du moteur du véhicule, et ces impulsions sont appliquées à un compteur 10 qui, après avoir reçu un nombre prédéterminé d'impulsions applique une impulsion de sortie au calculateur 11. Ces impulsions sont retranchées de la valeur numérique qui, en provenance du convertisseur 8, est instantanément emmagasinée dans le calculateur 11.La mise à jour de cette valeur est assurée lorsque le dispositif sensible 2 indique l'absence de perturbations. La valeur calculée instantanee est représentée d'une façon appropriée dans un dispositif d'affichage numérique de la quantité de combustible, qui est monté sur le tableau de bord du véhicule. La Fig.4 montre un exemple d'un dispositif sensible à la position et/ou à l'accélération. Une plaque 20, par exemple en matière plastique, comporte un trou 21 qui présente de façon appropriée un bord chanfreiné. Une bille 22 en acier repose normalement contre ce bord chanfreiné. Dans cette position la bille actionne un microcontact 24 dont l'organe d'actionnement est disposé au-dessous, dans le trou 21. Pour que la bille 22 puisse revenir--dans sa position de repos après avoir été déplacée de celleci par suite d'une inclinaison ou d'une accélération, il est prévu un couvercle 23 formant guide dont la fonction apparait de façon évidente au dessin. La Fig.5 montre un autre exemple d'un tel dispositif sensible. Un boîtier 25 en verre comporte deux electrodes noyées qui assurent le contact depuis la partie supérieure et la partie inférieure avec une petite quantité de mercure 28 qui, en raison de la capillarité prend une forme essentiellement sphérique. Si ce dispositif est incliné ou est soumis à une accélération dans une direction qui provoque un mouvement dans le réservoir de combustible, le mercure 28 se trouve déplacé sur le côté et interrompt ainsi le contact entre les électrodes 26 et 27. Les deux capteurs représentés aux Fig. 4 et 5 ont été seulement représentés schématiquement et on comprend qu'ils comportent des moyens de fixation au véhicule, pour maintenir le dispositif de façon sûre et rigide sur le véhicule et son réservoir de combustible. L'invention supprime l'effet de l'accélération ou de l'inclinaison du véhicule lors de la mesure de la quantité de combustible se trouvant dans son réservoir. I1 est souvent nécessaire de prévoir une constante de temps ou autre compte tenu du fait que des fluctuations dans le réservoir peuvent également se produire après a suppression d'une perturbation dfe à une accélération. Ceci peut être obtenu dans le mode de réalisation représenté à la Fig.l, en conjugaison avec un calcul de moyenne acceptable, en donnant au condensateur 3 une capacité appropriée en rapport avec l'impédance du capteur 1. Dans les modes de réalisation plus compliqués des Fig.2 et 3 il n'est possible de prévoir une évaluation du niveau que si le dispositif sensible 2 a été fermé pendant une certaine durée prédéterminée. La Fig.6 montre une variante du circuit repre- senté à la Fig.l dans laquelle les signaux provenant du capteur 1 sont interrompus d'une façon un peu plus compliquée. Les organes correspondants sont désignés par les mêmes références qu'à la Fig.l. Dans cet exemple, l'interruption est assurée par un cômmutateur 60 qui est indirectement commandé par le dispositif 2 sensible à l'accélération et/ou à l'inclinaison par l'intermé diaire d'une porte NON-ET 61 qui reçoit les signaux provenant du dispositif sensible 2, qui sont appliqués directement à une première entrée et indirectement à une seconde entrée par l'intermédiaire d'un générateur d'impulsions 62 monostable qui, à la suite de la fermeture du dispositif sesible 2, envoie une impulsion retardatrice de par exemple 10 à 15 secondes. Il convient alors que la constante de temps du circuit formé par la résistance 13 et le condensateur 3 présente une valeur d'environ une seconde. On obtient ainsi un équilibre approprié de sorte que les erreurs dûes aux vagues, à l'accelera- tion et à l'inclinaison se trouvent supprimées. - REVENDICATIONS 1- Jauge de combustible pour véhicule comprenant un capteur (1) pour capter le niveau du combustible dans un réservoir de combustible et un dispositif de mesure (5) relié audit capteur, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif (2) sensible à la position et/ou à l'accélération qui est disposé de façon à interrompre des signaux provenant du capteur (1) de niveau et appliqués au dispositif de mesure (5) à la suite d'une inclinaison et/ou d'une accélération du véhicule, et un dispositif (3,4) de maintien de valeur conçu pour maintenir un signal appliqué au dispositif de mesure, qui est fonction du signal le plus récent non interrompu provenant du capteur de niveau. 2- Jauge de combustible suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de maintien de valeur est un condensateur (3) dont un pôle est relié à une entrée à haute impédance d'un amplificateur (4) et dont la sortie est reliée au dispositif de mesure. 3- Jauge de combustible suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'un signal de débit de combustible qui correspond à la consommation instantanée de combustible est traité, pendant l'interruption du signal provenant du capteur (1) de niveau, de façon à diminuer progessivement la valeur maintenue par le dispositif de maintien de valeur, ladite valeur étant mise à jour à la fin de ladite interruption. 4. - Jauge de combustible suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de retardement connus pour retarder les signaux du capteur (1) de niveau d'un intervalle de temps prédéterminé après que le dispositif (2) sensible à la position et/ou à l'accelération ait rétabli le circuit. 5.- Jauge de combustible suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif sensible à la position et/ou à l'accélération comprend une masse (22,28) qui repose normalement dans une cavité et qui est agencée pour être déplacée hors de ladite cavité,par suite d'une inclinaison et/ou d'une accélération, provoquant ainsi une interruption du trajet du courant électrique. 6.- Jauge de combustible suivant la revendication 5, caractérisée en ce que la masse reposant dans la cavité est une bille (22) qui, dans sa position normale, actionne un microcontact (24). 7.- Jauge de combustible suivant la revendication 5, caractérisée en ce que la masse reposant dans la cavité est une goutte de mercure (28) disposée dans un boîtier (25) fermé, cette goutte reliant en position normale, deux conducteurs (26,27) de courant électrique, le courant passant à travers la goutte de mercure.