Brevet FR2751744A1 — publié le 19980130

La présente invention concerne le domaine des jauges de liquide à base de cellules piézo-électriques. La présente invention trouve notamment application dans le jaugeage du niveau de carburant dans un réservoir de véhicules automobiles. L'homme de l'art connaît des systèmes de jaugeage à base de cellules piézo-électriques adaptées pour émettre une onde acoustique dans un liquide et détecter celle-ci, par exemple après réflexion sur une cible pour déterminer la hauteur de liquide parcourue par l'onde sur la base du temps séparant l'émission et la réception. Ces systèmes de jaugeage connus présentent l'intérêt de ne pas exiger de contacts électriques ni mécaniques par rapport aux jauges à flotteur mobile, par exemple les jauges comprenant un flotteur monté sur un bras pivotant. La présente invention a maintenant pour but de perfectionner les systèmes de jaugeage piézo-électriques connus. Ce but est atteint selon la présente invention grâce à un système de jaugeage piézo-électrique comprenant des moyens piézoélectriques aptes à émettre une onde acoustique dans un liquide et détecter l'onde pour déterminer la distance parcourue dans le liquide, sur la base du temps entre l'émission et la réception, caractérisé par le fait qu'il comprend deux parties actives piézo-électriques distinctes issues d'une même pastille piézo-électrique fixée en position dans le réservoir à mesurer et aptes à diriger respectivement une onde acoustique vers un obstacle de référence et vers la surface du liquide. D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif et sur lesquels - la figure 1 représente une vue schématique en coupe verticale d'un réservoir de carburant incorporant un dispositif de jaugeage conforme à la présente invention, et - la figure 2 représente une vue en plan d'une cellule piézo-électrique conforme à la présente invention. On aperçoit sur la figure 1 annexée, un réservoir 10 de liquide, par exemple de carburant pour véhicules automobiles. La forme du réservoir 10 illustrée sur la figure 1 n'est aucunement limitative. La forme de ce réservoir 10 peut faire l'objet de nombreuses variantes de réalisation. Sur la figure 1, le liquide contenu dans le réservoir 10 porte la référence générale 20 et son niveau supérieur est référencé 22. Selon l'invention, à la base du réservoir 10, il est prévu sur un support 30, un ensemble piézo-électrique 40 comportant deux parties actives piézo-électriques distinctes 42, 44, issues d'une même pastille piézo-électrique. La séparation entre les deux parties actives 42, 44 à partir d'une même pastille d'origine peut être réalisée par tout moyen approprié, par exemple à l'aide d'électrorodage ou encore par découpe mécanique. De préférence, comme on l'a illustré sur la figure 2, la ligne de séparation 46 entre les deux parties actives 42, 44 est rectiligne. I1 est prévu en outre dans le réservoir 10, de préférence en partie inférieure de celui-ci, un obstacle de référence 50 apte à réfléchir les ondes acoustiques. Plus précisément, l'obstacle de référence 50 est placé en regard de la première partie active 42 de la cellule piézo-électrique. Ainsi, les deux parties actives 42, 44 sont adaptées pour diriger l'onde acoustique respectivement vers l'obstacle de référence 50 et vers la surface supérieure 22 du liquide. De façon typique mais non limitative, la partie active 42 émettant en direction de l'obstacle de référence 50 couvre environ un tiers de la surface totale de la cellule piézo 40 tandis que la seconde partie active 44 couvre une surface de l'ordre des deux tiers de cette cellule. De préférence, les deux parties actives 42, 44 possèdent une électrode commune 60 adjacente au support 30, et sur leurs surfaces opposées, côté liquide 20, des électrodes spécifiques 62, 64. Le diamètre de la cellule piézo-électrique 40, circulaire, est typiquement de l'ordre de 20 mm. A titre d'exemple non limitatif, les parties actives piézoélectriques 42, 44 sont adaptées pour émettre des ondes de l'ordre de 2MHz sous forme de signal carré. Le fonctionnement du système est essentiellement le suivant. Une onde acoustique est émise en direction de l'obstacle de référence 50 par la partie active piézo-électrique 42. Cette même partie active 42 est conçue pour détecter en retour l'onde acoustique réfléchie par l'obstacle 50. La distance séparant la partie active 42 et l'obstacle de référence 50 étant connue avec précision, la mesure du temps séparant l'émission et la réception de l'onde acoustique permet de calculer le coefficient de célérité propre au liquide 20 utilisé, par exemple propre à un carburant spécifique. Une deuxième onde acoustique est émise vers la surface 22 du liquide par la partie active 44. Cette même partie active 44 est conçue pour détecter l'onde ainsi réfléchie par la surface supérieure 22 du liquide. Connaissant le coefficient de célérité du liquide 20 sur la base de la mesure obtenue avec la première partie active 42, le temps séparant l'émission et la réception de l'onde écho sur la seconde partie active 44 permet de calculer la hauteur du liquide 20 dans le réservoir, c'est-à-dire la distance séparant la surface de la partie active 44 et le niveau supérieur de liquide 22. Dans le cadre de l'invention, il est prévu en outre de préférence des moyens adaptés pour mémoriser le dernier coefficient de célérité obtenu sur la base de la mesure résultant de la première partie active 42 avant que le niveau de liquide 20 dans le réservoir 10 ne devienne inférieur à l'obstacle de référence 50 et par conséquent avant que la mesure obtenue avec la première partie active 42 devienne non significative. En outre, dans le cadre de l'invention, de préférence les moyens piézo-électriques 42, 44 sont alimentés par un courant calibré en intensité de sorte que la mesure de tension aux bornes des moyens 42, 44, qui dépend elle-même de la température, puisse permettre de déterminer la température du liquide 20. Cette mesure de température peut être exploitée dans certaines configurations pour effectuer une correction de la mesure de hauteur de liquide obtenue. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, les systèmes de jaugeage comportent au moins une table de correspondance hauteur/volume tenant compte de la géométrie du réservoir 10 et permettant de délivrer directement une information de volume disponible dans le réservoir à partir de la mesure de hauteur précitée. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le système comporte en outre des moyens aptes à comparer la célérité de l'onde acoustique du liquide 20 résultant de la mesure obtenue à l'aide de la partie active piézo-électrique 42 à une plage de valeurs associée au carburant 20 admis, pour émettre une alarme à l'attention du conducteur du véhicule en cas d'écart détecté significatif par exemple d'une erreur sur la nature du carburant utilisé pour remplir le réservoir. L'information température du liquide 20 obtenue comme indiqué précédemment peut être utilisée en particulier pour le diagnostic du système d'alimentation. La présente invention offre en particulier les avantages suivants. L'utilisation de deux moyens piézo-électriques distincts issus d'une même pastille piézo-électrique permet une discrimination fiable entre les signaux respectifs de ces deux moyens en supprimant tous parasites par diaphonie. En outre, l'invention autorise un montage facile, permet un appairage automatique entre les deux moyens piézo-électriques 42, 44, conduit à un ensemble totalement autonome et un encombrement réduit. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation particulier qui vient d'être décrit, mais s'étend à toute variante conforme à son esprit. REVENDICATIONS 1. Système de jaugeage piézo-électrique de liquide, notamment pour réservoir de carburant de véhicules automobiles comprenant des moyens piézo-électriques (40) aptes à émettre une onde acoustique dans un liquide (20) et détecter l'onde pour déterminer la distance parcourue dans le liquide (20) sur la base du temps séparant l'émission et la réception, caractérisé par le fait qu'il comprend deux parties actives piézo-électriques distinctes (42, 44) issues d'une même pastille piézoélectrique (40) fixée en position dans le réservoir à mesurer et aptes à diriger respectivement une onde acoustique en direction d'un obstacle de référence (50) et vers la surface (22) du liquide à jauger. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les deux parties actives (42, 44) sont séparées par électrorodage. 3. Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les deux parties actives (42, 44) sont séparées par découpe mécanique. 4. Système selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les deux parties actives (42, 44) couvrent respectivement de l'ordre d'un tiers et de deux tiers de la pastille piézo-électrique d'origine. 5. Système selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la découpe (46) séparant les deux parties actives piézoélectriques (42, 44) est rectiligne. 6. Système selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la cellule piézo-électrique (40) comporte une électrode (60) commune aux deux parties actives (42, 44) et des électrodes respectives (62, 64). 7. Système selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le diamètre de la cellule piézo-électrique est de l'ordre de 20mm. 8. Système selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens aptes à mémoriser le coefficient de célérité du carburant obtenu sur la base du temps séparant l'émission d'une onde vers l'obstacle de référence (50) et la réception de cette onde sur la partie active piézo-électrique correspondante (42) pour exploiter le coefficient de célérité mémorisé avant que le niveau du liquide devienne inférieur à l'obstacle de référence (50). 9. Système selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens adaptés pour alimenter la cellule piézoélectrique (40) par un courant calibré et des moyens pour mesurer la tension aux bornes de la cellule piézo-électrique (40) afin d'en déduire la température du liquide (20) et opérer une correction de la mesure de jaugeage obtenue en fonction de cette température. 10. Système selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens aptes à mémoriser au moins une table de correspondance entre le niveau de liquide mesuré et le volume de celui-ci. 11. Système selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens aptes à comparer le coefficient de célérité mesuré sur la base du temps séparant l'émission d'une onde vers un obstacle de référence (50) et la détection de l'onde réfléchie par cet obstacle (50), avec une plage de célérité admise, et des moyens pour générer une alarme lorsque la célérité mesurée tombe en dehors de cette plage admise.