Brevet FR2772739A1 — publié le 19990625

La présente invention concerne un distributeur de carburant pour véhicules automobiles faisant usage d'un mesureur du type turbine dont les indications volumétriques sont corrigées de l'erreur induite par l'action de la viscosité du fluide. Actuellement, les distributeurs de carburant pour véhicules automobiles sont toujours équipés de mesureurs volumétriques à pistons avec segments d'étanchéité. Montés dans des chambres calibrées et assujettis à effectuer des courses fixes réglables, leur mouvement alternatif permet le remplissage et la vidange de volumes bien déterminés grâce à un système de valves de distribution de fluide. Le frottement de tous les organes mécaniques à entraîner déterminant une perte de charge sensible sur les pistons en mouvement, une étanchéité parfaite est requise sous peine d'erreur inadmissible. L'absence de fuite rend ainsi le mesureur insensible à la viscosité des fluides mesurés. Ce type de mesureur possède néanmoins quelques inconvénients dont les principaux sont ses dimensions et son prix de revient élevés. Aussi a-t-on cherché sans succès à remplacer les mesureurs classiques par des compteurs du type non-étanche, connus par ailleurs, tels que turbines, compteurs à piston rotatif, oscillateurs hydrauliques, débitmètres à ultrasons..., appareils caractérisés soit par un prix plus faible, soit par une dimension réduite, mais fournissant tous des indications affectées d'une erreur due à la viscosité variable des liquides qui les traversent. La viscosité du fluide est ainsi à l'origine de changements du profil des vitesses dans les compteurs à ultrasons, de frottements ou freinages variables dans les turbines débitmétriques ou encore de modifications de fréquence d'oscillation dans les oscillateurs hydrauliques. Si l'on veut faire usage de tels dispositifs pour la mesure des volumes de carburant délivrés dans une station-service, il est indispensable d'effectuer une correction de viscosité sur les informations délivrées par les appareils. Compte tenu des prix de revient des divers appareils énumérés ci-dessus, un dispositif viscosimétrique additionnel ne peut être qu'un appareil rudi mentaire fournissant des informations de qualité moyenne mais néanmoins suffisantes pour effectuer une correction de comptage qui ramène la précision du mesureur dans le domaine du pourmille. Or, aucun des dispositifs viscosimétriques connus n'est intégrable pratiquement dans une pompe distributrice de carburant par suite d'incompatibilité de prix, d'environnement trop hostile ou encore de place disponible. Aussi la présente invention concerne-t-elle un dispositif viscosimétrique directement intégrable dans un ensemble pompe - dégazeur de carburant, fonctionnant sans source d'énergie additionnelle grâce à la pression normalement développée par la pompe au moment de la livraison de carburant et coopérant avec le mesureur volumétrique par l'intermédiaire d'un calculateur pour corriger ses indications afin d'obtenir la précision souhaitée. Le dispositif viscosimétrique objet de l'invention est intégré dans l'organisation normale et connue d'une pompe à carburant dont le dessin FIG 1. rappelle un des types courants. Sur la gauche de la FIG 1., on distingue une canalisation d'aspiration (1) avec clapet anti-retour (2) et filtre (3) faisant remonter le carburant depuis une cuve non représentée, grâce à l'aspiration d'une pompe du type volumétrique (4). Le fluide comprimé est dirigé vers un tube à injection tangentielle (5) qui crée un vortex séparateur de gaz dans la chambre (6). Le fluide dégazé traverse le clapet (9) et passe dans le mesureur (12) pour être distribué par le pistolet (18). Le débit excédentaire retourne vers l'entrée de la pompe (4) en traversant le clapet (8) de régulation de la pression P. Le mesureur (12) de type quelconque (par exemple un compteur monojet à turbine tel que schématisé FIG 1.) fournit des informations de volume (par exemple du type impulsionel (20) ) au calculateur volume prix (17). Le mélange air + liquide en provenance du tube de récupération (7) est recueilli dans la cuve de dégazage (10) soumise à la pression atmosphérique po . La cuve (10) est munie d'un flotteur avec clapet qui autorise le retour du fluide dégazé par le canal (11). Sur la droite de la FIG 1., on distingue le dispositif viscosimétrique intégré qui fournit les informations de correction au calculateur (17). Il est constitué par un canal (19) branché sur la chambre où règne la pression de distribution P. Ce canal contient une restriction (13) du type diaphragme ou robinet à passage réglable, suivie d'un serpentin (14). A la sortie du serpentin (14), un débit qv s'écoule dans la cuve de dégazage (10) et une pression p variable avec la viscosité du fluide est observée à la jonction (15). Un manomètre (16) mesure cette pression p et ses informations sont transmises au calculateur (17). Comme il est démontré par la suite, la pression p mesure la viscosité du fluide pour une pression P stabilisée et sa valeur permet, grâce à la connaissance de l'erreur introduite par l'action de la viscosité sur la fonction idéale du mesureur (12), d'afficher à tout instant et de manière continue des mesurages volumétriques de carburant de grande précision. Fonctionnement du dispositif viscosimétrique Il est représenté schématiquement FIG 2. Alimenté à gauche sous la pression absolue P + pO, le débit volumétrique q v traverse la restriction (13), puis le serpentin (14) pour s'écouler dans la cuve (10) sous pression atmosphérique pO. A la jonction (15), on observe la pression p + pO. La perte de charge sur la restriction (13) vaut p - p = k1#qv2 La perte de charge sur le serpentin (14) vaut Cette dernière expression est approchée, mais reste valable pratiquement dans un grand intervalle de débit q v moyennant un dimensionnement satisfaisant à la relation Re représentant le nombre de Reynolds rapporté au diamètre hydraulique DH de la conduite et Ro représentant le rayon de courbure du serpentin. k1 et k2 sont des coefficients fonction des dimensions des conduits. # et sont respectivement la masse volumique et la viscosité cinématique du fluide. On obtient la formule approchée, valable dans la pratique La variation relative de Ç étant toujours faible vis-à-vis de celle possible de , on voit qu'il existe une solution p = f (P, e) dont l'expression analytique n'est pas très simple mais dont les variations sont aisément déduites sur le graphique FIG 3. qui exprime la pression p en fonction du débit q v traversant le canal (19) à viscosité variable L'intersection de la parabole # = P - k1 # qv2 représentative de la perte de charge dans le serpentin détermine p et accessoirement le débit qv. avec une courbe 'fw Pour des valeurs croissantes de le débit q v diminue et la pression p augmente : p1 Pour une pression d'alimentation P donnée, la pression p ne dépend pratiquement plus que de la viscosité Enfin, si P est stabilisé par un détendeur - mais ce qui est aussi pratiquement le cas d'un groupe de pompage bien réglé on a p = f ( ) seulement. La FIG 4. exprime les allures de la fonction p = f (F) avec respectivement - restriction amont et serpentin aval (courbe a) - serpentin amont et restriction aval (courbe b) et avec des valeurs de pression p obtenues dans un cas pratique, la pression d'alimentation P étant égale à 2 bar relatif. L'observation des deux courbes (a) et (b) de la FIG 4. montre qu'une augmentation notable de sensibilité peut être obtenue dans la région des faibles viscosités par une association en pont des deux circuits (a) et (b) schématisée en FIG 5. La variation de la pression différentielle # p = f (ss) LC ) observée sur la diagonale d'un pont contenant deux restrictions R1 et R2 associées respectivement à deux serpentins S1 et S2, , alimenté sous la pression rela- tive P est représentée graphiquement par la courbe (C) de la FIG 4. Dans la région des faibles viscosités, correspondant aux carburants légers, de petites variations de viscosité font passer le déséquilibre 8 p du pont d'une valeur positive à une valeur négative. Bien entendu, par un choix judicieux des impédances hydrauliques des éléments R1, R2, 51'S2, on peut déplacer la zone de forte sensibilité vers les plus grandes valeurs de viscosité rendant l'appareil plus particulièrement adapté à effectuer des corrections sur carburant visqueux tel que le gazole. L'intéret des montages hydrauliques avec restrictions et serpentins réside essentiellement dans la possibilité d'adopter des diamètres de passage de fluide confortables, d'au moins 2 à 3 mm, peu susceptibles de se colmater et parcourus par des débits ne dépassant pas 2 litres par minute. Quant aux serpentins, ceux-ci peuvent avoir les dimensions d'un cylindre de 35 mm de diamètre et de 35 mm de hauteur approximativement, facilement logeables dans une cuve de dégazage. REVENDICATIONS 1) Distributeur de carburant pour véhicules automobiles faisant usage d'un mesureur de volume de type quelconque (12) dont les indications peuvent etre affectées d'erreurs par la viscosité du fluide distribué, caractérisé par la présence d'un circuit hydraulique correcteur (19) alimenté par la pression de la pompe (4), constitué par la mise en série d'au moins deux tronçons de conduite (13) et (14) ayant des lois de perte de charge différentes en fonction de la viscosité et dans lequel la mesure d'une pression en un point de jonction (15) de deux tronçons sert à corriger les indications du mesureur (12). 2) Distributeur de carburant suivant revendication 1) caractérisé par la présence d'un circuit hydraulique correcteur (19) réalisé par la mise en série d'une restriction brusque (13) et d'un serpentin (14). 3) Distributeur de carburant suivant revendication 2) caractérisé par l'existence d'un capteur de pression (16) branché à la jonction (15) de deux tronçons hydrauliques (13) et (14) ayant des lois de perte de charge différentes et dont les indications sont fournies à un calculateur (17) chargé de corriger les indications délivrées par le mesureur (12). 4) Distributeur de carburant suivant revendication 3) caractérisé par la présence d'un circuit hydraulique correcteur (19) placé à l'intérieur de la cuve de dégazage (10) et débitant dans celle-ci. 5) Distributeur de carburant suivant revendications 1) à 4) contenant un détendeur-régulateur de pression destiné à alimenter le circuit hydraulique correcteur (19) à pression constante à partir de la pression développé par la pompe (4). 6) Distributeur de carburant suivant revendications 1) à 4) contenant un circuit hydraulique correcteur (19) avec une restriction (13) placée en amont suivie d'un serpentin (14) qui débite dans la cuve de dégazage (10). 7) Distributeur de carburant suivant revendications 1) à 4) contenant un circuit hydraulique correcteur (19) avec un serpentin (14) placé en amont suivi d'une restriction (13) qui débite dans la cuve de dégazage (10) 8) Distributeur de carburant suivant revendications 1) à 5) caractérisé par un circuit hydraulique correcteur constitué par un montage en pont réalisé au moyen de deux conduits parallèles (S1) ) (R1) et (R2) (S2) alimentés par la meme pression P et ayant un aval commun, le premier conduit contenant un serpentin amont (S1) suivi d'une restriction aval (R1), le deuxième conduit contenant une restriction amont (R2) suivie d'un serpentin aval (S2) et la mesure de la pression différentielle ae développée entre les deux jonctions serpentin (S1) - restriction (R1) et restriction (R2) - serpentin (S2) servant à corriger les indications du mesureur (12). 9) Distributeur de carburant suivant revendications 1) à 8) caractérisé par un circuit hydraulique correcteur dont les restrictions brusques (13), (R1), (R2) sont constituées par des robinets à passage réglable.