Brevet FR2891624A3 — publié le 20070406

FR 2891624 A3 20070406 FR 0552965 A 20050930 Système de mesure du taux d'aération d'une huile La présente invention se rapporte au domaine des bancs d'essais de moteurs, boîtes de vitesses ou autres organes de véhicules automobiles, et concerne plus particulièrement un système de mesure de l'aération de l'huile de lubrification de ces éléments. En effet, la qualité de la lubrification d'un organe tournant (boîte de vitesses, par exemple) peut être affectée par l'émulsion de l'huile avec l'air ambiant, émulsion qui peut être provoquée par la circulation de o ladite huile: il est donc important de pouvoir quantifier, lors d'essais de tels dispositifs, les taux d'aération de l'huile en fonction des différents régimes et conditions de fonctionnement. Il est connu, par exemple par le document EP0338744, de réaliser cette mesure 1s au moyen d'un dispositif dans lequel l'huile à analyser est placée dans une cellule de mesure et dans lequel des moyens appropriés permettent le bullage, dans ladite huile, d'un gaz différent du gaz dissout dans celle-ci. Un circuit de pompage et de re-circulation autorise la réalisation plusieurs passages du gaz de bullage (généralement de l'air) dans l'huile, et permet ainsi l'extraction du gaz dissout dans celle-ci. La mesure de la quantité de gaz dissout est réalisée par un capteur approprié, placé sur ledit circuit de pompage et de re-circulation. Un tel dispositif, toutefois, nécessite la mise en oeuvre d'un gaz de bullage différent du gaz dissout dans l'huile, et, dans le cas où le gaz dissout dans l'huile est de l'air (cas d'un organe d'un moteur, d'une boîte de vitesses, ou d'un organe d'un véhicule automobile), peut donc s'avérer relativement coûteux: stockage du gaz de bullage, matériel de mise en oeuvre (détendeurs, etc...), capteurs, ... Il est également connu de placer une membrane perméable sur une cellule dans laquelle est placé un échantillon de l'huile à étudier, et d'évaluer la quantité de gaz perméant au travers de cette membrane: la mesure est ici toutefois très PJ5192-DC le 26 juillet 2005 longue et peu compatible avec une mise en oeuvre dans le cadre d'un banc d'essais de moteurs ou d'autres organes d'un véhicule automobile. De plus, une partie de l'aération peut être perdue lors du prélèvement de l'échantillon d'huile placé dans la cellule de mesure. Le document FR2858056 décrit un dispositif de mesure de la quantité d'air présente dans l'huile de lubrification d'un organe d'un véhicule automobile, dans lequel ledit organe comporte un point de prélèvement à partir duquel une partie de l'huile de lubrification est prélevée et acheminée, par un ensemble de canalisations et de robinets appropriés, vers une éprouvette transparente graduée. Un piston, réalisé dans un matériau dont la masse volumique est inférieure à celle de l'huile à étudier, est placé à l'intérieur de ladite éprouvette graduée, coulissant, de telle sorte que son coulissement autorise le passage et l'évacuation de l'air vers le haut de l'éprouvette. La réalisation d'une mesure s'effectue en établissant, via les robinets et canalisations appropriés précédemment mentionnés, une communication entre ladite éprouvette graduée et l'organe du véhicule à étudier, de manière à remplir ladite éprouvette d'huile. Le niveau d'huile, indiqué par la position du piston, est repéré, puis mesuré à nouveau après une période de stabilisation correspondant à la désaération naturelle de l'huile à la pression atmosphérique et à son refroidissement. Connaissant le coefficient de dilatation thermique de l'huile et les températures de celle-ci au moment du prélèvement et suite à la phase de désaération (un capteur approprié est placé sur la chaîne de mesure, par exemple à l'entrée de l'éprouvette graduée), il est alors possible de calculer, par une formule simple, le taux d'aération initial de l'huile prélevée. La désaération naturelle se produisant toutefois relativement lentement, il est connu, une fois l'échantillon prélevé dans l'éprouvette graduée, de placer ladite éprouvette dans une enceinte dans laquelle une légère dépression est réalisée au moyen d'une pompe (par exemple une pompe à main) : cette mise sous pression réduite permet d'accélérer la phase de désaération et d'en rendre la durée compatible avec la mise en oeuvre d'un tel test à l'échelle industrielle. Ici encore, toutefois, l'éprouvette étant à la pression atmosphérique, une partie de son aération peut être perdue pendant le prélèvement de l'huile, ainsi que PJ5192-DC le 26 juillet 2005 lors du transfert vers l'enceinte de mise sous pression réduite, ce qui nuit à la précision de la mesure. Par ailleurs, une telle opération nécessite une manipulation de l'éprouvette, dans laquelle la température de l'huile, au moment du prélèvement, est relativement élevée (de l'ordre de 90 à 130 C) : il s'en suit un risque de brûlure pour l'opérateur. De plus, avec un tel dispositif de mesure, comme avec les dispositifs précédemment décrits, l'huile prélevée est consommée, et il est donc nécessaire d'arrêter le test pour ajouter de l'huile dans l'organe contrôlé. La présente invention a pour but de proposer un dispositif de mesure du taux d'aération de l'huile de lubrification d'un moteur ou d'un autre organe d'un véhicule automobile, non consommateur d'huile, reproductible, fiable, et d'une mise en oeuvre simple et peu coûteuse. L'invention atteint son but grâce à un dispositif de mesure du taux d'aération de l'huile d'un moteur ou d'un autre organe d'un véhicule automobile dans lequel un échantillon d'huile est prélevé depuis un point de piquage dudit moteur ou organe et acheminé, via une canalisation appropriée munie d'un robinet permettant de démarrer ou d'arrêter le prélèvement, vers une cellule de mesure transparente et graduée dans laquelle est placé un piston, dans lequel ladite cellule de mesure est munie d'au moins un capteur de température et d'un capteur de pression, caractérisé en ce que le piston est inséré de manière étanche dans la cellule de mesure. Avantageusement, une canalisation appropriée relie également ledit piston à l'organe du véhicule, et permet le retour, vers l'organe considéré, de l'huile prélevée et analysée. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la canalisation de retour comporte un clapet anti-retour, et l'invention peut également présenter une ou 30 plusieurs des caractéristiques suivantes: l'étanchéité entre le piston et la paroi intérieure de l'éprouvette est obtenue au moyen d'un joint torique placé dans une gorge ménagée à la périphérie dudit piston, PJ5192-DC le 26 juillet 2005 le piston comporte un piquage et un raccord appropriés à la mise en place d'un dispositif de pompage, le raccord de liaison entre le piston et le capteur de pression est amovible, et ledit capteur de pression peut être remplacé par un 5 dispositif de pompage, le capteur de température est placé de manière que la mesure de température soit effectuée au coeur de l'échantillon d'huile prélevé, une vanne réglable est insérée, sur la canalisation reliant l'organe testé et l'éprouvette, en amont du robinet de prélèvement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence à la figure 1 annexée présentant une vue schématique du dispositif selon l'invention. Le moteur ou l'organe 1, schématiquement évoqué sur la figure 1, lubrifié par l'huile dont on souhaite connaître le taux d'aération, comporte un point de piquage 2 auquel est relié le dispositif de mesure A selon l'invention. Une canalisation 3, raccordée par des moyens appropriés (non représentés sur la figure 1) au point de piquage 2 du moteur ou organe 1, relie ledit moteur ou organe 1 à la partie inférieure d'une cellule de mesure 4 qui sera plus précisément décrite ultérieurement. Un robinet 5, dont l'ouverture et la fermeture permettent le déclenchement ou l'arrêt du prélèvement d'huile, est placé sur la canalisation 3, entre ledit moteur ou organe 1 et la cellule de mesure 4. Une vanne réglable 6 est également placée sur la canalisation 3, en amont du robinet de prélèvement 5, entre ledit robinet de prélèvement 5 et le point de piquage 2 dudit moteur ou organe 1. La canalisation 3 est préférentiellement réalisée dans un matériau transparent ou semi transparent, afin que l'opérateur puisse contrôler visuellement l'homogénéité de l'huile prélevée et son état. La cellule de mesure 4 est graduée en volume et réalisée dans un matériau transparent afin que l'opérateur puisse, d'une part, avoir un contrôle visuel des opérations réalisées sur l'échantillon prélevé, et, d'autre part, réaliser la mesure proprement dite. PJ5192-DC le 26 juillet 2005 Dans le dispositif selon l'invention, un piston 7 est inséré dans la cellule de mesure 4 de manière étanche grâce à un joint 8 (par exemple, et de manière non limitative, un joint torique) placé dans une gorge appropriée ménagée à la périphérie du piston 7. Préférentiellement, le piston 7 est réalisé dans un matériau métallique (par exemple de l'acier inoxydable ou un alliage à base d'aluminium), mais il peut également être réalisé dans un matériau plastique usinable. La cellule de mesure 4 est équipée d'un capteur de température 9 et d'un manomètre 10. Le capteur de température 9 (par exemple et de manière non o limitative un thermocouple) est positionné au sein de la cellule de mesure 4 de manière à permettre une mesure de température au sein de l'échantillon d'huile prélevé. Il est relié à son module d'alimentation et de lecture par un dispositif de connexion approprié 91 placé sur un piquage 92 réalisé sur la face supérieure du piston 7: la liaison au connecteur approprié 91 est réalisée au 1s moyen d'une traversée étanche connue dans l'état de la technique et traversant le piston 7. Le manomètre 10, raccordé par des moyens appropriés étanches à un piquage 101 placé sur la face supérieure du piston 7, est relié au volume intérieur V de la cellule de mesure 4 par l'intermédiaire d'un conduit approprié 102 traversant le piston 7. De même, un conduit 11 traversant le piston 7 et relié à un piquage 111 approprié placé sur la face supérieure du piston 7 permet la mise en communication du volume intérieur V de la cellule de mesure 4 avec un conduit 12 de retour vers le moteur ou l'organe 1. Un clapet anti-retour 13 est placé à la base du conduit 11 la plus proche du volume intérieur V de la cellule de mesure 4 afin d'éviter toute remontée d'huile intempestive dans le moteur ou l'organe 1 pendant la mesure. Dans le mode de réalisation présenté par la figure 1, le conduit 11 est légèrement rétréci au voisinage de sa base la plus proche du volume intérieur V, et le clapet anti-retour 13 est une bille de plomb dont les dimensions sont légèrement supérieures aux dimensions de l'orifice 14 par lequel ledit conduit 11 débouche dans ledit volume intérieur V. Un piquage 16 est, par ailleurs, placé sur la face supérieure du piston 7, et permet la mise en communication, via un conduit approprié 17 traversant ledit piston 7, du volume intérieur V de la cellule de mesure 4 avec un dispositif de PJ5192DC le 26 juillet 2005 pompage simple 15, par exemple une pompe à main. Une vanne 18, placée entre le piquage 16 et le dispositif de pompage 15, permet l'isolation dudit dispositif de pompage. Avantageusement, cette vanne 18 est placée au plus près du piston 7 afin de limiter le volume mort. Avantageusement, le dispositif de mesure A tel qu'il vient d'être décrit est placé et maintenu sur un support approprié par des moyens adaptés, par exemple une pince, placée sur un pied, entourant et maintenant la cellule de mesure 4. o Pour réaliser un prélèvement d'huile dans le moteur ou l'organe 1, la vanne d'isolation 18 est fermée, le robinet 5 est ouvert, puis la pression d'entrée dans la cellule de mesure 4 est réglée au moyen de la vanne réglable 6: le dispositif de mesure A se comporte alors comme un circuit d'huile parallèle au circuit du moteur ou organe 1, l'huile circulant au sein de la cellule de mesure 4 et retournant vers ledit moteur ou organe 1 via les conduits 11 et 12. Pour réaliser une mesure du taux d'aération de l'huile contenue dans le volume V de la cellule de mesure 4, le robinet 5 est fermé, et la circulation d'huile est alors stoppée, la position du piston 7 dans la cellule de mesure 4 restant inchangée et le clapet anti-retour 13 empêchant toute remontée intempestive d'huile dans le circuit du moteur ou de l'organe 1 (représentée par la flèche F1 sur la figure 1). Le volume V de l'huile aéré étant déjà connu, l'opérateur peut alors mesurer, à l'aide du capteur de température 9, la température au coeur de l'échantillon d'huile prélevé, et, via le manomètre 10, la pression à laquelle a été effectué le prélèvement,. La mise sous pression réduite peut alors être réalisée au moyen du dispositif de pompage 15 précédemment mentionné : la vanne d'isolation 18 est ouverte afin d'établir la communication, via le conduit 17, entre le volume intérieur V de la cellule de mesure 4 et ledit dispositif de pompage 15. Lors de cette opération, le clapet anti- retour 13 permet d'éviter toute remontée d'huile du circuit du moteur ou de l'organe 1 vers la cellule de mesure 4 (représentée par la flèche F2 sur la figure 1), mise en légère dépression par l'opération de pompage. Une fois cette opération terminée, la vanne d'isolation 18 est refermée, et le volume d'huile désaérée est à nouveau relevé grâce aux graduations de la cellule de mesure 4, ainsi que, grâce au PJ5192-DC le 26 juillet 2005 capteur 9, la température au coeur de l'échantillon d'huile. Connaissant le coefficient de dilatation thermique de l'huile, il est alors possible, par une formule simple et connue, de calculer le taux d'aération initial de l'huile. Il suffit ensuite à l'opérateur d'ouvrir à nouveau le robinet 5 pour rétablir la circulation d'huile parallèle dans le dispositif de mesure A et renvoyer, dans le moteur ou organe 1, via les conduits 11 et 12, l'huile analysée. Il est à noter que, dans un souci de simplification et de réduction des coûts de fabrication du piston 7, le piquage 16 peut être supprimé : pour la mise sous pression réduite, le capteur de pression 10 est alors démonté et remplacé par le dispositif de pompage 15. Dans ce cas, la vanne d'isolation est placée entre le piquage 101 et le capteur de pression 10: elle est ouverte pendant la phase de prélèvement de l'huile, puis fermée afin de permettre la déconnexion du capteur de pression 10 et son remplacement par le dispositif de pompage 15 puis, une fois la mise sous pression réduite terminée et le capteur de pression 10 remis en place sur le piquage 101. Le dispositif selon l'invention permet donc une mesure simple, rapide, et fiable, du taux d'aération de l'huile de lubrification d'un moteur ou organe 1 d'un véhicule automobile lors de tests de fonctionnement dudit moteur ou organe 1. Par ailleurs, l'huile analysée étant, à l'issue de la mesure, réinjectée dans le circuit d'huile dudit moteur ou organe 1, le dispositif selon l'invention permet de réaliser l'analyse du taux d'aération sans consommation d'huile et sans interruption du test du moteur ou organe 1, ce qui représente à la fois un gain de temps et de coût (huile, temps d'occupation du banc d'essais, etc...). De plus, le prélèvement a lieu à une pression comprise entre la pression atmosphérique et la pression dans le moteur ou organe 1, ajustée au moyen de la vanne de régulation 6, et sous atmosphère contrôlée, le piston 7 étant inséré de manière étanche dans la cellule de mesure 4: le risque de désaération partielle lors du prélèvement est donc supprimé, ce qui améliore la précision et la fiabilité du test. Enfin, l'analyse se fait sans manipulation de l'échantillon d'huile chaude par l'opérateur: tout risque de brûlure est donc supprimé. PJ5192-DC le 26 juillet 2005 Revendications 1. Dispositif de mesure (A) du taux d'aération de l'huile d'un moteur ou d'un autre organe (1) d'un véhicule automobile dans lequel un échantillon d'huile est prélevé depuis un point de piquage (2) dudit moteur ou organe (1) et acheminé, via une canalisation appropriée (3) munie d'un robinet (5) permettant de démarrer ou d'arrêter le prélèvement, vers une cellule de mesure (4) transparente et graduée dans laquelle est placé un piston (7), dans lequel ladite cellule de mesure (4) est munie d'au moins un capteur de température (9) et d'un capteur de pression (10), caractérisé en ce que le piston (7) est inséré de manière étanche dans la cellule de mesure (4). 2. Dispositif (A) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étanchéité est 15 obtenue par l'intermédiaire d'un joint (8) placé dans une gorge appropriée à la périphérie du piston (7). 3. Dispositif (A) selon l'une ou l'autre des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une vanne réglable (6) est insérée sur la canalisation (3), en amont du robinet de prélèvement (5), entre ledit robinet de prélèvement (5) et le point de prélèvement (2) du moteur ou organe (1). 4. Dispositif (A) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une traversée étanche du commerce permet de relier, au travers du piston (7), le capteur de température (9) à son module d'alimentation électrique et de contrôle, par l'intermédiaire d'un connecteur (91) placé sur un piquage (92) approprié réalisé sur la face supérieure du piston (7). 5. Dispositif (A) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la face supérieure du piston (7) comporte un piquage (101), relié, par l'intermédiaire d'un conduit (102) traversant ledit piston (7), au volume intérieur (V) de la cellule de mesure (4), et apte à, accueillir le capteur de pression (10). PJ5192-DC le 26 juillet 2005 6. Dispositif (A) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le piston (7) est traversé par un conduit (11) mettant en communication, par un piquage (111) et un raccord appropriés, le volume intérieur (V) de la cellule de mesure (4), et, via une canalisation appropriée (12), le carter d'huile du moteur ou organe (1). 7. Dispositif (A) selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un clapet anti-retour (13) est placé dans le conduit (12). 8. Dispositif (A) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la face supérieure du piston (7) comporte un piquage approprié (16) permettant la mise en communication, via un conduit (17) traversant le piston (7), du volume intérieur (V) de la cellule de mesure (4) avec un dispositif de pompage (15), et en ce qu'une vanne d'isolation est insérée entre le piquage (16) et le dispositif de pompage (15). 9. Dispositif (A) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'une vanne d'isolation (18) est insérée entre le piquage (101) et le capteur de pression (10), et en ce que le manomètre (10) est amovible et peut être remplacé par le dispositif de pompage (15). 10. Procédé de mesure du taux d'aération de l'huile de lubrification d'un moteur ou d'un organe (1) d'un véhicule automobile mettant en oeuvre un dispositif (A) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 et caractérisé en ce que: - la vanne d'isolation (18) étant fermée, une circulation d'huile parallèle au circuit de lubrification dudit moteur ou organe (1) est établie dans le dispositif (A) par l'ouverture du robinet (5) et le réglage de la vanne (6), - la fermeture du robinet (5) permet d'isoler une quantité d'huile à analyser au sein du volume intérieur (V) de la cellule de mesure (4)., - après mesure, au moyen du capteur (9), de la température au sein de l'échantillon d'huile isolé dans le volume (V), puis mesure, au moyen du capteur de pression (10), de la pression dans le volume (V), et repérage, PJ5192-DC le 26 juillet 2005 au moyen des graduations de la cellule de mesure (4), du volume d'huile prélevé, la vanne d'isolation (18) est ouverte et une dépression est crée dans le volume (V) au moyen du dispositif de pompage (15), - le taux d'aération de l'huile est calculé à partir du coefficient de dilatation thermique de l'huile, du volume de l'huile mesuré après désaération par la mise en dépression réalisée grâce au dispositif de pompage (15), de la température de l'échantillon à nouveau mesurée par le capteur de température (9), et des mesures initiales du volume de l'huile avant désaération et de la température de celle-ci. 11. Procédé de mesure du taux d'aération de l'huile de lubrification d'un moteur ou d'un organe (1) d'un véhicule automobile mettant en oeuvre un dispositif (A) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, 9 et caractérisé en ce que: - la vanne d'isolation (18) étant ouverte, une circulation d'huile parallèle au circuit de lubrification dudit moteur ou organe (1) est établie dans le dispositif (A) par l'ouverture du robinet (5) et le réglage de la vanne (6), - la fermeture du robinet (5) permet d'isoler une quantité d'huile à analyser au sein du volume intérieur (V) de la cellule de mesure (4)., - après mesure, au moyen du capteur (9), de la température au sein de l'échantillon d'huile isolé dans le volume (V), puis mesure, au moyen du capteur de pression (10), de la pression dans le volume (V), et repérage, au moyen des graduations de la cellule de mesure (4), du volume d'huile prélevé, la vanne d'isolation (18) est fermée, le capteur (10) est remplacé par le dispositif de pompage (15), et une dépression est crée dans le volume (V) au moyen dudit dispositif de pompage (15), - le taux d'aération de l'huile est calculé à partir du coefficient de dilatation thermique de l'huile, du volume de l'huile mesuré après désaération par la mise en dépression réalisée grâce au dispositif de pompage (15), de la température de l'échantillon à nouveau mesurée par le capteur de température (9), et des mesures initiales du volume de l'huile avant désaération et de la température de celle-ci. PJ5192-DC le 26 juillet 2005 12. Banc d'essais pour moteur ou organe (1) d'un véhicule automobile comportant au moins un dispositif (A) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 et mettant en oeuvre le procédé selon l'une ou l'autre des revendications 10 ou 11. PJ5192-DC le 26 juillet 2005