Brevet FR2883377A1 — publié le 20060922

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de saisie quantitative de deux polluants d'un fluide. Dans la suite, l'invention sera décrite en référence à la détermination de la quantité de suie et de carburant dans l'huile d'un moteur, l'invention n'est pas limitée à cette application et concerne de façon générale tous les procédés qui déterminent par deux grandeurs physiques, la quantité de deux polluants dans un liquide. Etat de la technique Les moteurs à combustion utilisent des huiles de moteur pour lubrifier des pièces mobiles afin de diminuer le frottement et l'usure des surfaces métalliques en mouvement les unes par rapport aux autres. L'huile moteur subit plusieurs procédés de vieillissement qui font qu'après un certain temps, il faut remplacer l'huile. Il est très intéressant de développer une installation de détection et un procédé permettant de déterminer en continu l'état de fonctionnement de l'huile d'un moteur à combustion interne. L'état de l'huile est influencé de différentes manières par divers procédés de vieillissement. L'effet d'un procédé de vieillissement sur les propriétés et la composition de l'huile de moteur est connu. De plus, on peut identifier les procédés de vieillissement à certaines opérations s'effectuant dans un moteur ou dans des installations reliées au moteur. Le cas échéant, on peut par réciprocité, déterminer à partir de l'état de l'huile, d'éventuels réglages erronés ou défauts du moteur ou d'équipements reliés au moteur. Cela est utilisé pour les analyses précises d'huile qui permettent avec de nombreux moyens compliqués, de technique de laboratoire ou de procédés physico-chimiques de déterminer la composition d'une huile usée et de tirer des conclusions quant à l'état du moteur en fonction de ces résultats. Mais ces analyses d'huile ne peuvent être effectuées localement dans un véhicule avec des moyens réduits. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet un procédé de saisie quantitative de deux polluants d'un fluide caractérisé par les étapes suivantes: - saisie de deux grandeurs physiques du fluide, l'une des deux grandeurs physiques étant une grandeur électrique et l'autre grandeur étant la viscosité du fluide, - détermination de la quantité de la première pollution fondée sur la différence entre la première grandeur physique saisie et une première valeur prédéfinie, - évaluation de la seconde grandeur physique en fonction de la quantité du premier polluant, et - détermination de la quantité de la seconde pollution reposant sur la différence entre la seconde grandeur physique saisie et la seconde grandeur physique évaluée. L'avantage du procédé de l'invention est que la saisie des deux grandeurs physiques du fluide dans un véhicule peut être effectuée pendant le fonctionnement et cela en mettant en oeuvre des moyens techniques réduits. Cela permet en outre de surveiller l'état du moteur même pendant son fonctionnement. Selon un développement préférentiel, la grandeur électrique et la permittivité ou la résistance spécifique du fluide. Selon un autre développement, l'un des polluants est le carburant et l'autre polluant est la suie et/ou des composants oxydés. Selon un autre développement, le fluide correspond à l'huile. Selon un autre développement, on détermine la quantité du premier polluant et du second polluant à l'aide d'une première et d'une seconde relation linéaire différente de la première et de la seconde grandeur physique. Selon un autre développement, on évalue la seconde grandeur physique à l'aide d'une troisième relation linéaire de la quantité de produit polluant. Selon un autre développement, on définit comme valeur prédéfinie la première grandeur physique d'un fluide sans le premier et le second polluant. Selon un autre développement, on prépare la valeur de consigne et le coefficient linéaire de la première, de la seconde et de la troisième relation linéaire pour différentes températures de l'huile, et on détermine la température de l'huile polluée. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique de l'influence des impuretés sur les grandeurs physiques d'une huile de moteur, et - les figures 2-4 sont des graphiques correspondant à trois étapes d'une forme de réalisation de la présente invention. Description des modes de réalisation Dans les différentes figures, on a utilisé les mêmes références pour désigner les mêmes caractéristiques ou des caractéristiques de même fonction, sauf indication contraire. Les huiles de moteur ainsi que d'autres huiles s'utilisent de différentes manières pour lubrifier des composants mobiles les uns par rapport aux autres. Un domaine d'application très large de ces huiles est celui des moteurs à combustion interne et des boîtes de vitesses. Les influences thermiques et chimiques modifient les propriétés physi- co-chimiques des huiles. Du fait de cet effet de (vieillissement) de l'huile, sa viscosité augmente en général. Si la viscosité dépasse une valeur cri-tique cela peut se traduire par une augmentation de l'usure et dans le cas le plus défavorable, le grippage du piston. Si la viscosité passe en dessous d'une valeur critique, cela peut d'une part se traduire par la rupture du film d'huile entre les pièces en mouvement par exemple entre le piston et son cylindre. C'est pourquoi, il est nécessaire de remplacer à temps l'huile. De façon habituelle, on change l'huile après un temps de fonctionnement prédéfini du moteur par exemple un état kilométrique du moteur ou une durée prédéterminée. Un capteur qui sai- sit la qualité ou l'état de l'huile du moteur peut indiquer la nécessité d'un changement d'huile anticipé ou le cas échéant indiqué que l'huile est encore bonne. De nombreux procédés utilisent l'état de l'huile. L'activité thermique notamment dans le cas des moteurs à essence oxyde l'huile du moteur. Cette oxydation développe des aldéhydes, des cétones et des acides carboniques dans l'huile. Ces produits peuvent développer par des réactions de polymérisation ou de condensation, des composés à poids moléculaire élevé, sous forme de dépôt de vernis, de résine de boue et en grande partie un solide dans l'huile. Les produits de vieillis- sement soluble dans l'huile augmentent sa viscosité. Dans les moteurs diesels en plus de l'oxydation, la suie se traduit principalement par une augmentation de la viscosité. Cette suie est engendrée comme produit non voulu de la combustion du gazole et arrive en faible quantité dans le circuit d'huile de moteur. Les installations de traitement des gaz d'échappement augmentent la quantité de suie dans l'huile en particulier lorsque le filtre à particules est bouché et doit être nettoyé. Dans le cas des moteurs à combustion interne et en particulier des moteurs diesels, de faibles quantités de carburant imbrûlé passent dans l'huile moteur. Comme l'huile et le carburant se mélan- gent bien et qu'en même temps le carburant a une viscosité beaucoup plus faible que celle de l'huile, même de faibles quantités de carburant dans l'huile diminuent sa viscosité. Comme l'influence de la suie ou de l'oxydation sur la viscosité et la présence de carburant dans l'huile peuvent se compenser au moins partiellement, la seule détermination de la viscosité ne donne qu'une mesure qualitative et une information incertaine de l'état de l'huile. La figure 1 montre schématiquement l'influence de l'oxydation 1, de la teneur en suie 2, de l'eau 3 et du carburant 4 dans l'huile par rapport à la viscosité v. En plus de la dépendance de la viscosité des impuretés comme cela a été décrit ci-dessus, la permittivité e dépend de ces impuretés mais d'une manière différente. Ainsi, l'addition d'eau à l'huile de moteur forme une émulsion qui augmente considérablement la permittivité e mais laisse inchangée la viscosité v. Contrai- rement à cela, le carburant 4 se traduit principalement seulement par une modification de la viscosité v et laisse la permittivité e, inchangée. La suie 2 dans l'huile et l'oxydation 1 de l'huile conduisent à une augmentation de la viscosité v et de la permittivité e, l'oxydation 1 influençant la permittivité e moins fortement que la teneur en suie 2. Un mode de réalisation de la présente invention prévoit de déterminer avec la permittivité e et la viscosité v, la teneur en suie 2 de la quantité de carburant 4 introduite dans l'huile. Le procédé se compose pour l'essentiel en trois étapes et sera décrit ci-après en réfé-rence aux figures 2, 3, 4. La figure 2 montre en fonction de la température T, la permittivité pour de l'huile usée 1 le et pour de l'huile pure 10e. Dans une première étape de procédé, on détermine la température To et la permittivité e de l'huile non polluée 11 e. A partir de tableaux de valeur io pré-établis, on extrait la permittivité e de l'huile pure à une certaine température To. La différence qui en résulte entre la permittivité de l'huile pure (courbe 10e) et celle de l'huile polluée (courbe 1 le) est occasionnée principalement par la participation de la suie 2 et de l'oxydation 1 de l'huile. Comme la teneur en polluants de la quantité totale de l'huile se situe seulement dans le domaine du pourcentage, on peut supposer que la variation de la permittivité Ae est proportionnelle à la teneur massique en suie 2 ou en composants oxydés 1 de l'huile vieillie par rapport à l'huile totale. Le diagramme de la figure 1 permet de déterminer à partir de certaines quantités de suie 2 ou d'huile oxy- dée 1, une variation prévisible de la viscosité r comme cela est représenté à la figure 3. La variation évaluée de la viscosité r est supposée proportionnelle à la teneur en suie 2 ou en huile oxydée 1. La figure 3 montre schématiquement la viscosité d'une huile pure 10n par rapport à la viscosité d'une huile souillée par de la suie 2 (courbe 12n) pour une concentration de suie. Dans une autre étape, on détermine la viscosité v de l'huile 11 n non polluée. Il en résulte de façon générale une différence Av de la viscosité évaluée 12n et de la viscosité saisie l ln. Cette différence Av est causée par la teneur en carburant 4 de l'huile polluée. Dans l'hypothèse où la différence Av est proportionnelle à la teneur en carburant 4 dans l'huile non purifiée, on peut déterminer cette partie avec une constante de proportionnalité prédéfinie. Les constantes de proportionnalité nécessaires pour dé-terminer les pollutions ou évaluer la viscosité peuvent s'obtenir au préalable par des essais de laboratoire et sont retenues pour les calculs dans une installation de mémoire. Dans le cas d'un moteur Diesel équipé d'un filtre à parti-cules (particules de suie), une augmentation de la teneur en suie dans l'huile peut signifier que le filtre à particules est bouché. Cela permet de prendre l'état de l'huile comme une indication informant la nécessité de nettoyer le filtre à particules de suie; cela peut se faire par exemple en dégageant le filtre à particules en le brûlant ou en utilisant la postinjection. De plus, une forte augmentation de la teneur en carbone dans l'huile indique également un défaut de fonctionnement du filtre à particules. Bien que la présente invention ait été décrite ci-dessus dans le cas d'un mode de réalisation préférentiel, elle n'est pas limitée à ce mode de réalisation et à sa description. En particulier, l'ordre des grandeurs physiques saisies n'est pas fixé définitivement au préalable. On peut également commen- cer par la saisie de la viscosité et évaluer une permittivité en fonction d'une certaine viscosité et à partir de la différence de la permittivité évaluée et celle saisie, on peut déterminer la teneur en carburant et en suie. NOMENCLATURE 1 Oxydation 2 Suie 3 Eau 4 Carburant Permittivité 10e Permittivité de l'huile pure 11 e Permittivité de l'huile sale v Viscosité 10n Viscosité de l'huile pure 11 n Viscosité de l'huile sale 12n Viscosité évaluée t Axe des temps REVENDICATIONS 1 ) Procédé de saisie quantitative de deux pollutions d'un fluide comprenant les étapes suivantes: - saisie de deux grandeurs physiques (e, v) du fluide, l'une des deux 5 grandeurs physiques étant une grandeur électrique (e) et l'autre grandeur étant la viscosité (v) du fluide, détermination de la quantité de la première pollution (1, 2) fondée sur la différence entre la première grandeur physique saisie (e) et une première valeur prédéfinie (10e), - évaluation de la seconde grandeur physique (12n) en fonction de la quantité du premier polluant (1, 2), et détermination de la quantité de la seconde pollution (4) reposant sur la différence entre la seconde grandeur physique saisie (v) et la seconde grandeur physique évaluée (12). 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la grandeur électrique est la permittivité (e) ou la résistance spécifique du fluide. 3 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier polluant correspond à des carburants (4) et l'autre polluant à de la suie ou à de l'huile oxydée. 4 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide est de l'huile. 5 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine la quantité du premier et du second polluant (1,2, 4) à l'aide d'une première et d'une seconde relation linéaire de la différence entre la première et la seconde grandeur physique (e, v). 6 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'évaluation de la seconde grandeur physique (12) se fait à l'aide d'une troisième fonction linéaire de la quantité du premier polluant (1, 2). 7 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première grandeur physique (e, v) est prédéfinie comme valeur de consigne (10e) pour un fluide ne comportant ni le premier ni le second 10 polluant (1, 2, 4). 8 ) Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la valeur de consigne (10e) et le coefficient linéaire pour la première, la seconde et la troisième fonction linéaire sont prédéterminés pour les différentes températures de l'huile et on détermine la température de l'huile polluée.