Brevet FR2587115A1 — publié le 19870313

La présente invention a pour objet un appareil de mesure de la viscosité d'un fluide comprenant deux corps de révolution de même axe, immergés dans le fluide, de forme, de dimensions et de positions telles qu'ils presentent des portions de surfaces en regard séparées par une mince couche du fluide, l'un des deux corps de révolution étant monté libre en rotation autour de l'axe. Un tel appareil peut être appliqué en particulier à la mesure de la viscosité d'une huile employée pour la lubrification d'un moteur thermique, d'un véhicule automobile par exemple. On connaît déjà un appareil de mesure de viscosité du type ci-dessus, dans lequel le corps de révolution qui n'est pas monté libre en rotation est fixe. A l'aide d'un système classique de contrepoids relié à un câble enroulé sur un axe solidaire de l'autre corps de révolution, on applique un couple constant à celui-ci, qui prend alors une vitesse de rotation proportionnelle à la viscosité du fluide qui sépare les portions de surfaces des deux corps de révolution en regard. La mesure du temps mis par le contrepoids pour parcourir une distance déterminée, temps proportionnel à la viscosité, fournit donc, après multiplication par un facteur de proportionnalité adéquat, une mesure de cette viscosité. Dans un tel appareil, la mesure, faite manuellement, prend un certain temps, d'autant plus long que la viscosité à mesurer est élevée. Or, la viscosité d'un fluide, et en particulier d'une huile, est très dépendante de la température, comme par ailleurs sa densité, et cette dernière grandeur intervient dans le coefficient de proportionnalité cidessus. I1 est donc nécessaire que la température du fluide reste constante pendant le temps que dure la mesure, afin que celle-ci soit bien représentative du comportement du fluide à cette température. Ceci conduit à placer l'appareil dans une enceinte thermostatée. Par ailleurs, l'utilisation d'un système à contrepoids impose que la mesure soit faite dans une ambiance non-vibratoire. La nécessité d'utiliser une enceinte thermostatée, et celle d'être en ambiance non vibratoire sont deux contraintes qui rendent impossible l'installation d'un tel appareil à bord d'un véhicule automobile, par exemple, en vue d'un contrôle fréquent et systématique de la viscosité de l'huile moteur. La présente invention vise à pallier ces inconvénients. Elle a pour objet, à cet effet, un appareil du type cidessus, caractérisé par le fait que l'autre corps de révolution est monté rotatif autour de l'axe, qu'il est prévu un moteur, pour l'entraîner en rotation, à vitesse déterminée, et des moyens de mesure de la vitesse de rotation du corps de révolution monté libre en rotation. Dans l'appareil de l'invention, la mesure de la vitesse de rotation du corps de révolution monté libre en rotation fournit, après traitement, une mesure de la viscosité, du fait que la vitesse de rotation relative des deux corps de révolution dépend de la viscosité du fluide et que la vitesse de rotation du corps de révolution entraîné par le moteur, est déterminée. Cette mesure est faite automatiquement et assez rapidement pour que, compte tenu de l'inertie thermique du fluide, l'on puisse admettre que la température est constante pendant la durée de la mesure. La mesure est donc bien représentative de la viscosité du fluide à cette température, sans qu'il soit nécessaire d'utiliser une enceinte thermostatée. Par ailleurs, l'importance relative des vibrations est ré duite, du fait que de la vitesse de rotation du moteur peut être aussi grande qu'on veut. Ainsi, il est possible d'installer un tel appareil à bord d'un véhicule automobile par exemple. Dans la forme de réalisation préférée de l'appareil de l'invention, il est également prévu un capteur de température immergé dans le fluide et des moyens, reliés audit capteur de température, de commande dudit moteur, agencés pour mettre en marche ledit moteur, lorsque la température atteint une valeur déterminée. Une mesure de viscosité est ainsi effectuée automatiquement, après chaque mise-en route du véhicule automobile à bord duquel est installé l'appareil, au moment où la température de l'huile moteur passe par la valeur déterminée, par exemple 1000, pour être conforme aux normes classiques de mesure de viscosité. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de la forme de réalisation préférée de l'appareil de mesure de viscosité selon l'invention, faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels, - la figure 1 représente une vue en coupe du capteur de l'appareil de l'invention, et - la figure 2 représente un schéma par blocs du circuit électrique auquel est relié le capteur de la figure 1. En se référant à la figure 1, un appareil de mesure de viscosité comporte un capteur 1 dont le corps 2 est destiné à être monté dans une ouverture 3 d'un carter à huile 4 d'un moteur thermique d'une automobile, de telle sorte que la partie inférieure du corps 2 soit immergée dans l'irnile- moteur 5 contenue dans le carter 4. Le corps 2 est Percé d'ouvertures 21 et 22 laissant pénétrer l'huile 5 à l'intérieur de sa partie inférieure. Un moteur électrique 6 est monté à l'intérieur de la partie supérieure du corps 2. Il est pourvu d'un axe de sortie 61, solidaire d'un premier corps de révolution, ou cylindre 7, creux, d'axe 70, dont le volume intérieur est en forme de couronne. Un deuxième corps de révolution, ou cylindre 8, de même axe 70, dimensionné pour venir se placer à l'intérieur du volume intérieur du premier cylindre sans toucher ce dernier, et en laissant une mince couche d'huile 9 entre les portions de surface en regard, est monté pour tourner librement autour de l'axe 70 grâce à un roulement 10 solidaire du corps 2. L'épaisseur de la couche d'huile est prévue, de manière classique, pour que la répartition de vitesse y soit laminaire, soit ici, sensiblement I mm. Une roue dentée 11, ici métallique, est solidaire du deuxième cylindre 8. Un capteur inductif 12 est disposé à proximité des dents de la roue dentée 11. Un capteur de température 13 est fixé sur le corps 2, de façon à être immergé dans l'huile. L'étanchéité entre la partie supérieure du corps 2, contenant en particulier le moteur 6 et sa partie inférieure immergée dans l'huile est assurée de manière classique. Un couvercle 16, pourvu d'un connecteur électrique 17 relié par des connexions lOl, 102 et 103 au capteur inductif 12, au moteur 6 et au capteur de température 13, respectivement, ferme la partie supérieure du corps 2 de l'appareil. En référence a la figure 2, un circuit électronique 15, pla cé dans un boîtier non représenté, à un emplacement où la température reste inférieure à 850C, est pourvu d'un connecteur 17', relié au connecteur 17 du capteur 1 par un ca- ble 115. Le circuit électronique 15 comprend un circuit de traitement 30, ici à microprocesseur, un circuit 121 de mise en forme, un convertisseur analogique numérique 131 et un amplificateur 61. Le circuit 121 de mise en forme est ici un comparateur. L'entrée du circuit 121 de mise en forme est reliée à la connexion 101, et sa sortie est reliée au microprocesseur 30. L'entrée analogique du convertisseur analogique-numérique 131 est reliée à la connexion 103, et sa sortie numérique est reliée au microprocesseur 30. L'entrée de l'amplificateur 61 est reliée à une sortie du microprocesseur 30 et sa sortie est reliée à la connexion 102. Le microprocesseur 30 est pourvu d'une sortie binaire 41 et d'une sortie numérique 42. Le circuit 15 est également pourvu d'une entrée 43 d'alimentation en énergie électrique connectée, de manière non représentée parce que classique, aux divers éléments constitutifs du circuit 15. L'appareil qui vient d'être décrit fonctionne de la manière suivante La'sortie binaire 41 est reliée à une alarme, en l'occurren- ce un indicateur lumineux sur le tableau de bord de l'automobile, et la sortie numérique 42 est reliée à un dispositif d'affichage alphanumérique faisant également partie de ce tableau de bord. L'entrée 43 est reliée à la batterie de l'automobile par l'intermédiaire d'un commutateur commandé par la clé de contact. Le microprocesseur 30 est agencé pour effectuer-une remise à zéro générale après la mise sous tension consécutive à la mise du contact du véhicule. Le microprocesseur 30 est également agencé pour transmettre, en permanence, sur la sortie 42, la sortie numérique du convertisseur analogique numérique 131,représentative de la sortie analogique du capteur de température 12, donc de la température de l'huile, qui peut ainsi être affichée en permanence sur le tableau de bord, à des fins de contrôle. Le microprocesseur 30 est également agencé pour délivrer une tension de commande à l'entrée de l'amplificateur 61, et mettre ainsi en marche le moteur 6, lorsque la sortie numérique du convertisseur analogique numérique 131 atteint une valeur déterminée correspondant, ici, à une température de 1000, Dans ce cas, le cylindre 7 tourne à une vitesse constante. Le cylindre 8 est entraîné à une vitesse qui dépend de la viscosité de l'huile moteur. La fréquence du signal périodique délivré par le capteur inductif 12 devant lequel défilent les dents de la roue dentée 11 solidaire du cylindre 8 est donc représentative de cette vitesse. Ce signal périodique, mis en forme par le circuit 121, est transformé en un train d'iLmnulsions dont la fréquence de répétition est liée à la vitesse de rotation du cylindre 8. Le microprocesseur 30 est agencé pour délivrer un signal sur la sortie 41, si cette fréquence de répétition est supérieure à une valeur déterminée, correspondant à une viscosité traduisant une usure de l'huile. Le conducteur du véhicule est avisé, par l'intermédiaire de l'alarme, qu'il faut procéder au renouvellement de l'huile usée. Le microprocesseur 30 est agencé pour arrêter le moteur 6 au bout d'un temps déterminé , ici cinquante secondes. La viscosité de l'huile moteur a donc été mesurée automati- quement, au moment où sa température était de 1000, conformément aux normes classiques de mesure de viscosité. Le conducteur de l'automobile a été avisé s'il fallait ou non procéder au renouvellement de l'huile moteur. Un tel processus se déroulera automatiquement, à chaque fois que la température de l'huile passera par 1000, c'est-à-dire au moins après chaque mise en route du moteur de liautomo- bile. Par ailleurs, l'appareil est agencé pour mesurer en permanence la température de l'huile, ce qui évite l'installation, ailleurs sur le carter, d'un capteur particulier pour remplir cette fonction. L'appareil qui vient d'être décrit comprend un microprocesseur 30 destiné uniquement à la commande de cet appareil. Naturellement, si un microprocesseur se trouve déjà installé sur l'automobile pour d'autres raisons, le microprocesseur 30 peut être supprimé, la commande de l'appareil étant prise en charge par le microprocesseur externe. L'utilisation d'un microprocesseur, interne ou externe au circuit 15, n'est d'ailleurs pas obligatoire et un circuit électronique du type "logique câblée"peut facilement être mis au point par un homme de métier pour réaliser les fonctions du circuit électronique 15. Le convertisseur analogique-numérique a une seule entrée, relié au capteur de température, qui vient d'être décrit peut être remplacé par un circuit à deux entrées dont la deuxième entrée est reliée à un capteur de niveau d'huile. Son signal de sortie peut être un train numérique codé, comme cela vient d'être décrit, ou un signal périodique à deux niveaux dont le rapport cyclique est proportionnel à la grandeur mesurée, par exemple. il est de même possible, lorsqu'on ne souhaite pas afficher la température de l'huile moteur, de remplacer le convertisseur analogique numérique par un simple comparateur analogique quidétecte le passage par 1000C de la température. De même, la mesure de la vitesse de rotation du cylindre libre, effectuée ici à l'aide d'une roue dentée métallique et d'un capteur inductif, peut être effectuée à l'aide d'un système optique, ou de tout autre système de mesure de vitesse d'une pièce en rotation. Par ailleurs, la température de mesure de viscosité de 1000C, choisie ici car elle correspond à des normes classiques, peut naturellement être changée. Enfin, dans la forme de réalisation préférée décrite, l'appareil de l'invention est utilisé à bord d'une automobile. I1 est clair toutefois qu'il peut être utilisé également pour des mesures en laboratoire, puisqu'il présente, par rapport aux appareils connus de l'art antérieur, le double avantage d'être rapide et de ne pas nécessiter l'emploi d'une enceinte thermostatée. REVENDICATIONS 1. - Appareil de mesure de la viscosité d'un fluide (5) comprenant deux corps de révolution (7, B) de même axe (70), immergés dans le fluide (5), de forme, de dimensions et de positions telles qu'ils présentent des portions de surfaces en regard séparées par une mince couche (9) du fluide (5), l'un des deux corps de révolution (B) étant monté libre en rotation autour de l'axe (70), caractérisé par le fait que l'autre corps de révolution (7) est monté rotatif autoir de l'axe (70), qu'il est prévu un moteur g63 pour l'entraîner en rotation, à vitesse déterminée, et des moyens (11, 12) de mesure de la vitesse de rotation du corps de révolution (8) monté libre en rotation. 2. - Appareil selon la revendication 1, dans lequel les deux corps de révolution sont des cylindres (7, 8) engagés l'un dans l'autre. 3.- Appareil selon la revendication 2, dans lequel l'un (7) des deux cylindres présente deux parois cylindriques coaxiales, délimitant un volume intérieur en forme de couronne, dans lequel s'engage l'autre cylindre (8). 4.- Appareil selon l'une des revendications 1 a 3, dans lequel est prévu un capteur de température (13) immergé dans le fluide (5), et des moyens (15), reliés audit capteur de température (13), de commande dudit moteur ('6), agencés pour mettre en marche ledit moteur (6), lorsque la température atteint une valeur déterminée. 5.- Appareil selon l'une des revendications 1 â i, dans lequel est prévue une alarme, et des moyens (15), reliés auxdits moyens (11, 12) de mesure de vitesse, pour déclencher ladite alarme lorsque ladite vitesse atteint une valeur dé- terminée. 6.- Appareil selon l'une des revendications 4 et 5, dans lequel lesdits moyens (15) de commande dudit moteur (6) sont prévus pour arrêter ledit moteur (6) apres un temps de marche déterminé. 7.- Appareil selon lune des revendications i a 6, dans lequel lesdits moyens de mesure de vitesse comprennent une roue dentée (11) métallique et un capteur inductif 12).