Brevet FR2887633A1 — publié le 20061229

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour mesurer l'aération de l'huile d'un moteur. Plus particulièrement, la présente invention concerne un procédé et un dispositif pour mesurer l'aération de l'huile d'un moteur de test utile pour établir un niveau d'huile minimum lors de la conception d'un moteur. De façon typique un moteur produit une quantité substantielle de chaleur de combustion et de chaleur liée au frottement pendant son fonctionnement. C'est pourquoi une alimentation appropriée en huile et en fluide de refroidissement doit être prévue pour l'obtention d'un fonctionnement correct du moteur. A cet effet, le moteur est pourvu, dans son bloccylindres et dans sa culasse, d'un système de lubrification pour une alimentation en huile, incluant une pompe hydraulique, des canalisations d'huile et des systèmes de projection d'huile et un système de refroidissement pour refroidir l'alimentation comprenant des composants tels qu'une pompe à eau et une double enveloppe de circulation d'eau. L'huile du moteur, qui doit être envoyée aux points de frottement et aux parties en action du moteur est stockée dans un réservoir d'huile monté sur le moteur, au niveau de son côté inférieur. L'huile stockée dans le réservoir d'huile est entraînée par une pompe hydraulique conformément au fonctionnement du moteur, puis est envoyée à chaque pièce requérant une lubrification par l'intermédiaire de canalisations d'huile. De cette manière, l'huile circule dans le moteur et revient au réservoir d'huile lorsque le moteur est arrêté. L'huile peut graduellement faire l'objet de pertes ou être altérée par la combustion dans une chambre de combustion ou bien fuir hors du moteur. C'est pourquoi la quantité et l'état de l'huile du moteur contenue dans le moteur doivent être vérifiés périodiquement de telle sorte que sa maintenance peut être effectuée lorsque cela est nécessaire. Dans la salle de test des moteurs d'un fabricant d'automobiles, un niveau d'huile minimum, qui permet de garantir un fonctionnement optimum du moteur, est établi. Pour vérifier le niveau d'huile, un moteur est équipé habituellement d'une jauge du niveau d'huile sous la forme d'une tige. Depuis peu, il est devenu possible de contrôler le niveau d'huile électroniquement. Depuis peu, pour établir une valeur optimale du niveau d'huile minimum, on a mesuré l'aération de l'huile d'un moteur de test, et le niveau minimum d'huile est établi à une valeur telle que l'aération de l'huile peut être suffisamment faible pour produire un niveau d'huile au-dessus du niveau minimum d'huile. Pour mesurer l'aération de l'huile, on utilise dans une large mesure ce qu'on appelle un aéromètre Aerometer d'une société allemande FEV et ce qu'on appelle un capteur SMAC d'une société française IFP. Comme représenté sur la figure 3, annexée à la présente demande, conformé-ment à un aéromètre Aerometer 10, une quantité d'huile est retirée du moteur de test et de l'air contenu dans l'huile est rapidement séparé de l'huile dans un cylindre à dépression 11. Ensuite une pression dans le cylindre à dépression 11 est réglée à une valeur de 105 Pa (anciennement 1 bar) et un volume de l'air est mesuré. Conformément au système SMAC 20, comme cela est illustré sur la figure 4 annexée à la présente demande, une quantité d'huile est prélevée du moteur de test et un taux de compression de l'huile contenant l'air est mesuré pour l'obtention de l'aération de l'huile. Dans les deux systèmes Aerometer et SMAC, il est nécessaire de prélever l'huile du moteur de test et par conséquent une mesure en temps réel de l'aération de l'huile n'est pas possible. Les informations indiquées précédemment sont don- nées uniquement pour améliorer la compréhension de l'arrière-plan de l'invention et par conséquent peuvent contenir des informations qui ne constituent pas l'art antérieur qui est déjà connu dans ce pays par un spécia- liste ordinaire de la technique. La présente invention a été mise au point en vue de fournir un procédé et un dispositif pour mesurer l'aération de l'huile d'un moteur, qui présente l'avantage d'une mesure de l'aération de l'huile d'un moteur en temps réel. Un dispositif à titre d'exemple pour la mesure de l'aération de l'huile d'un moteur selon une forme de réalisation de la présente invention inclut une conduite d'huile raccordant une pompe hydraulique montée sur le moteur et une canalisation d'huile dans le bloc-cylindres du moteur, un capteur de densité monté dans la conduite d'huile et mesurant la densité de l'huile de la conduite d'huile, un capteur de pression monté sur la conduite d'huile et mesurant la pression d'huile de la conduite d'huile, un capteur de température monté sur la conduite d'huile et mesurant la température de l'huile de la conduite d'huile, et une unité de calcul calculant l'aération de l'huile sur la base de la densité de l'huile, de la pression d'huile et de la température de l'huile mesurées respectivement par le capteur de densité, le capteur de pression et le capteur de température. Un exemple de procédé pour mesurer l'aération de l'huile d'un moteur selon une forme de réalisation de la présente invention utilise un capteur de densité monté sur une conduite d'huile raccordée à une pompe hydraulique du moteur, dans un bloc-cylindres et mesurer la densité d'huile de la conduite d'huile, un capteur de pression monté dans la conduite d'huile et mesurant la pression d'huile dans la conduite d'huile et d'un capteur de température monté dans la conduite d'huile et mesurant la température de l'huile de la conduite d'huile. Ce procédé à titre d'exemple consiste à mesurer la densité d'huile p dans la conduite d'huile en utilisant le capteur de densité, mesurer la pression d'huile P de la conduite d'huile en utilisant le capteur de pression, mesurer la température T de l'huile de la conduite d'huile en utilisant le capteur de température, calculer la densité po de l'huile pure sur la base de la pression d'huile mesurée P et de la température mesurée T de l'huile, calculer la densité Pa de l'air sur la base de la pression d'huile P de la température mesurée T de l'huile, et calculer une aération d'huile lP sur la base de la densité mesurée de l'huile p, de la pression d'huile mesurée P, de la densité calculée po de l'huile pure et de la densité calculée pa de l'air. Dans un autre mode de mise en oeuvre, la densité d'huile po est calculée au moyen de l'équation po(P,T) = po(Po,To) + yAP - (3AT, sur la base de la pression d'huile mesurée P, de la température mesurée T de l'huile, de la densité d'huile po(Po,To) à une température prédéterminée To et à une pression prédéterminée Po, d'un coefficient de dilatation thermique (3 de l'huile pure, d'un taux de compression y de l'huile pure et d'une constante de gaz R pour l'air. Selon un autre mode de mise en oeuvre, la densité pa de l'air est calculée au moyen de l'équation pa = P/RT sur la base de la pression mesurée de l'huile P, de la température mesurée T de l'huile et de la constante des gaz R pour l'air. Dans un autre mode de mise en oeuvre, l'aération 30 lY de l'huile est calculée au moyen de l'équation 1/y Patm P Pa 1 +( ) ( ) P Po - P _ sur la base de la densité mesurée p de l'huile, de la pression mesurée P, de la densité calculée po de l'huile pure et de la densité calculée pa de l'air. D'autres caractéristiques et avantages de la pré-sente invention, ressortiront de la description donnée ci- après, prise en référence aux dessins annexés, sur les-quels: - la figure 1 représente une illustration schéma-tique d'un dispositif pour mesurer l'aération de l'huile d'un moteur conformément à une forme de réalisation prise à titre d'exemple de la présente invention; - la figure 2 est un organigramme illustrant un procédé de mesure de l'aération de l'huile d'un moteur conformément à une forme de réalisation prise à titre d'exemple de la présente invention; la figure 3, dont il a déjà été fait mention, représente un exemple d'un dispositif classique pour la mesure de l'aération de l'huile d'un moteur; et - la figure 4, dont il a déjà été fait mention, représente un autre exemple d'un dispositif classique de 20 mesure de l'aération de l'huile d'un moteur. On va décrire ci-après une forme de réalisation de la présente invention de façon détaillée en référence aux dessins annexés. La figure 1 montre une représentation schématique d'un dispositif pour mesurer l'aération d'huile d'un moteur conformément à une forme de réalisation prise à titre d'exemple de la présente invention et la figure 2 montre un organigramme illustrant un procédé de mesure de l'aération de l'huile d'un moteur conformément à une forme de réalisa- tion prise à titre d'exemple de la présente invention. Un dispositif pour la mesure de l'aération d'un moteur conformément à une forme de réalisation prise à titre d'exemple de la présente invention est appliqué à un moteur de test 30, et le moteur de test 30 est pourvu d'une conduite d'huile 40 utilisée pour mesurer l'aération de l'huile. Le moteur de test 30 est un moteur utilisé pour déterminer un niveau minimum d'huile lors de la conception d'un moteur pratique, c'est-à-dire destiné à être utilisé pour propulser un véhicule. Le moteur de test 30 est pourvu du même système de lubrification que le moteur pratique, incluant un réservoir d'huile 31, une pompe hydraulique 32, un filtre à huile 33 et une canalisation d'huile 34, etc. En outre, à l'extérieur du moteur de test 30, une conduite d'huile 40 est formée sur le filtre à huile 33 de telle sorte que des dispositifs pour tester l'huile pompée par la pompe hydraulique 32 peuvent être installés. Il n'est pas nécessaire que la conduite d'huile 40 soit exposée à l'extérieur, et la conduite d'huile peut être formée à l'intérieur du moteur pourvu que les dispositifs puissent être montés dans cette conduite. La conduite d'huile 40 est équipée d'un capteur de densité 41 servant à mesurer la densité de l'huile, d'un capteur de pression 42 pour mesurer la pression d'huile et d'un capteur de température 43 pour mesurer la température de l'huile. En outre, une unité de calcul 50 calcule l'aération de l'huile sur la base de la densité d'huile, de la pression d'huile et de la température de l'huile mesurées par le capteur de densité 41, le capteur de pression 42 et le capteur de température 43. L'unité de calcul 50 peut être réalisée sous la forme d'un microprocesseur programmé avec un programme prédéterminé, et le programme prédéterminé peut inclure un ensemble d'instructions pour la mise en oeuvre d'un procédé selon une forme de réalisation prise à titre d'exemple de la présente invention. La densité p de l'huile, la pression d'huile P 35 et la température T de l'huile mesurées respectivement par les capteurs 41, 42 et 43 sont utilisées pour l'obtention de l'aération de l'huile. Les valeurs mesurées p, P et T sont appliquées aux équations suivantes 1 à 3 conjointement avec la densité po (Patin, 0) de l'huile pure à 0 C et à la pression atmosphérique, un coefficient de dilatation thermique (3 de l'huile pure, un rapport de compression y de l'huile pure et une constante des gaz R pour l'air. (Equation 1) po(P,T) = Po(Po, To) + yT - ROT L'équation 1 est une équation pour obtenir la densité po(Po,To) de l'huile pure mesurée pour la pression mesurée P de l'huile et pour la température mesurée T de l'huile. Dans l'équation 1 ci-dessus, y désigne le taux de compression de l'huile pure et (3 désigne un coefficient de dilatation thermique de l'huile pure. Le rapport de compression y de l'huile pure et le coefficient de dilatation thermique (3 de l'huile pure peuvent avoir des valeurs différentes en fonction de l'huile. De même, dans l'équation 1 ci-dessus, po(Po,To) désigne la densité de l'huile pure à une température prédéterminée To et à une pression prédéterminée Po. Par exemple, conformément à une forme de réalisation prise à titre d'exemple de la présente invention, 0 C est utilisé pour la température prédéterminée To, et la pression atmosphérique (par exemple 105 Pa) est utilisée pour la pression prédéterminée Po. De même dans l'équation 1 ci-dessus, AP désigne 30 une différence P - Po entre la pression mesurée P de l'huile et la pression prédéterminée Po. De même dans l'équation 1 ci-dessus, AT désigne une différence T -To entre la température mesurée T de l'huile et la température prédéterminée To. La densité po(P,T) de l'huile pure à la pression mesurée P de l'huile et à la température mesurée T de l'huile peuvent être calculées au moyen de l'équation 1 pour les raisons suivantes. La densité de l'huile dépend de la température et de la pression. C'est pourquoi, lorsque la densité de l'huile est connue à la température de référence et à la pression de référence, la densité de l'huile à une température et une pression réellement mesurées peut être obtenue en effectuant une variation de densité conformément à une variation de la température et une variation de la densité conformément à une variation de la température. Le coefficient de dilatation thermique R de l'huile est utilisé pour obtenir une modification de la densité conformément à la variation de température, et le taux de compression y de l'huile est utilisé pour obtenir un changement de densité conformément à la variation de pression. (Equation 2) P Pa = RT L'équation 2 est une équation permettant d'obtenir la densité pa de l'air pour la pression d'huile mesurée P et pour la température mesurée T de l'huile. Dans l'équation 2 ci-dessus, R désigne une cons-tante de gaz pour l'air. L'huile aérée et l'air sont en équilibre, et par conséquent on peut supposer que leurs températures et leurs pressions sont identiques. Conformément à l'équation 2, la densité de l'air pour la pression mesurée P de l'huile et la température mesurée T de l'huile sont obtenue en utilisant une équation idéale des gaz, dans l'hypothèse indiquée cidessus. (Equation 3) Patm 1/y P - Pa 1 +( ) ( ) P po - p L'équation 3 est une équation permettant d'obtenir l'aération Y de l'huile à partir de la pression mesurée P de l'huile, de la température mesurée T de l'huile et de la densité mesurée p de l'huile, avec l'utilisation de la densité po(P, T) de l'huile pure et la densité pa de l'air obtenues conformément aux équations 1 et 2. Dans l'équation 3, Patm désigne la pression atmosphérique. L'aération Y de l'huile est définie comme étant un rapport volumétrique de l'air dans l'huile aérée. C'est pourquoi l'équation 3 peut être tirée des définitions de l'aération Y de l'huile et d'autres paramètres contenus dans l'équation 3. L'aération Y de l'huile à la température spécifique T et à la pression spécifique P peut être obtenue à partir des équations 1 à 3 comme indiqué ci-dessus. C'est-à-dire qu'à partir de la densité mesurée p de l'huile, de la pression P et de la température T respec- tivement mesurées par les capteurs 41, 42 et 43 dans la canalisation d'huile 40, l'aération P de l'huile du moteur test peut être mesurée en utilisant des valeurs constantes dans les équations 1 à 3 lors des étapes suivantes. Tout d'abord, grâce aux étapes S210, S220 et S230, la densité p de l'huile, la pression P de l'huile et la température T de l'huile sont mesurées respectivement au moyen du capteur de densité 41, du capteur de pression 42 et du capteur de température 43. Ensuite, lors de l'étape S240, la pression 35 d'huile P, la température T de l'huile, la densité po (Patm,0) de l'huile à 0 C et à la pression atmosphérique, le Y = coefficient de dilatation thermique R, le taux de compression y et la constante des gaz R pour l'air ainsi obtenus sont substitués dans l'équation 1 pour le calcul de la densité po de l'huile pure. Ensuite, lors de l'étape 5250, la densité pa de l'air pur est calculée au moyen de l'équation 2 en utilisant la pression P de l'huile et la température T de l'huile obtenues au moyen des étapes S210-S230 et en utilisant la constante des gaz R pour l'air. Ensuite, lors de l'étape S260, l'aération Y de l'huile est calculée au moyen de l'équation 3 en utilisant la densité p de l'huile, la pression P de l'huile, la densité po de l'huile pure et la densité de l'air pa obtenues lors des étapes S210-S250. C'est pourquoi, on peut déterminer un niveau d'huile minimum d'un moteur sur la base d'une aération Y de l'huile ainsi obtenue. C'est-à-dire que l'aération Y de l'huile du moteur de test 30 est obtenue dans la salle de test lorsque quantité d'huile contenue dans le moteur de test 30 varie. Une quantité minimale de l'huile, pour laquelle l'aération Y de l'huile satisfait à une norme prédéterminée, peut être déterminée en tant que niveau d'huile minimum du moteur. Comme cela a été décrit précédemment, conformé-ment à une forme de réalisation de la présente invention, l'aération de l'huile d'un moteur de test est aisément obtenue pour différents niveaux d'huile en temps réel et par conséquent le niveau d'huile minimum peut être déter- miné d'une manière efficace. Bien que la présente invention ait été décrite en liaison avec ce qui est actuellement considéré comme étant des formes de réalisation pratiques prises à titre d'exem- ples, on comprendra que l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites et au contraire est destinée à englober différentes variantes et agencements équivalents entrant dans la portée de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour mesurer l'aération de l'huile d'un moteur (30), caractérisé en ce qu'il comporte: une conduite d'huile (40) raccordant une pompe hydraulique (32) montée sur le moteur (50) et une canalisation d'huile (24) dans le bloc-cylindres du moteur, un capteur de densité (41) monté dans la conduite (40) d'huile et mesurant la densité de l'huile de la conduite d'huile, un capteur de pression (42) monté sur la conduite d'huile (40) et mesurant la pression d'huile de la conduite d'huile, un capteur de température (43) monté sur la conduite d'huile (40) et mesurant la température de l'huile 15 de la conduite d'huile, et une unité de calcul (50) calculant l'aération de l'huile sur la base de la densité de l'huile, de la pression d'huile et de la température de l'huile mesurées respectivement par le capteur de densité, le capteur de pression et le capteur de température. 2. Procédé pour mesurer l'aération de l'huile d'un moteur moyennant l'utilisation d'un capteur de densité (41) monté sur une conduite d'huile (40) raccordant pompe hydraulique (32) du moteur (30), et une canalisation d'huile dans un bloc-cylindres et mesurant la densité d'huile dans la conduite d'huile, d'un capteur de pression (42) monté dans la conduite d'huile et mesurant la pression d'huile dans la conduite d'huile, et d'un capteur de température (43) monté dans la conduite d'huile et mesurant la température de l'huile de la conduite d'huile, caractérisé en ce qu'il consiste à : mesurer la densité d'huile p dans la conduite d'huile en utilisant le capteur de densité, mesurer la pression d'huile P de la conduite 35 d'huile en utilisant le capteur de pression, mesurer la température T de l'huile de la conduite d'huile en utilisant le capteur de température, calculer la densité po de l'huile pure sur la base de la pression d'huile mesurée P et de la température 5 mesurée T de l'huile, calculer la densité Pa de l'air sur la base de la pression d'huile P et de la température mesurée T de l'huile, et calculer une aération d'huile W sur la base de la densité mesurée de l'huile p, de la pression d'huile mesurée P, de la densité calculée po de l'huile pure et de la densité calculée pa de l'air. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la densité d'huile po est calculée au moyen de l'équation po (P, T) = po (Po, To) + yAP - (30T, sur la base de la pression d'huile mesurée P, de la température mesurée T de l'huile, de la densité d'huile po(Po,To) à une température prédéterminée To et à une pression prédéterminée Po, d'un coefficient de dilatation thermique 13 de l'huile pure, d'un taux de compression y de l'huile pure et d'une constante de gaz R pour l'air. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la densité pa de l'air est calculée au moyen de l'équation pa = P/RT sur la base de la pression mesurée de l'huile P, de la température mesurée T de l'huile et de la constante des gaz R pour l'air. 5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'aération Y de l'huile est calculée au moyen de l'équation Patm 1/Y P -Pa 1 +( ) ( ) P Po P _ sur la base de la densité mesurée p de l'huile, de la pression mesurée P, de la densité calculée po de l'huile pure et de la densité calculée pa de l'air. 6. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la densité po de l'huile est calculée au moyen de l'équation po (P, T) = po (Po, To) + yAT -É RAT sur la base de la pression d'huile mesurée P, de la température mesurée T de l'huile, d'une densité d'huile po(Po,To) à une température prédéterminée To et à une pression prédéterminée Po, d'un coefficient de dilatation thermique (3 de l'huile pure, d'un taux de compression y de l'huile pure et d'une constante des gaz R pour l'air, la densité Pa de l'air est calculée au moyen de l'équation pa = P/RT sur la base de la pression mesurée P de l'huile, de la température mesurée T de l'huile et de la constante des gaz R pour l'air, l'aération LP de l'huile est calculée au moyen de l'équation Patm 1/Y P - Pa +( ) ( ) P Po - P _ sur la base de la densité mesurée p de l'huile, de la pression mesurée P, de la densité calculée po de l'huile pure et de la densité calculée pa de l'air. =