Brevet FR2909172A1 — publié le 20080530

PROCEDE DE MESURE DU NIVEAU D'HUILE DANS UN BAC A HUILE D'UN MOTEUR THERMIQUE La présente invention concerne un procédé de mesure du volume d'huile contenu dans un bac à huile d'un moteur thermique. Elle concerne également un bac à huile pour la mise en oeuvre dudit procédé. L'invention trouve une application avantageuse dans le domaine général des moteurs thermiques, et plus particulièrement dans celui de la lecture du niveau d'huile dans les bacs à huile équipant ce type de moteurs. On connaît aujourd'hui différentes techniques pour lire le niveau d'huile dans un bac à huile : - les techniques de lecture manuelles à base de jauges à tirer, la lecture se io faisant entre deux crans repérés sur les jauges, - les techniques de lecture électriques qui peuvent être : * du type hydrostatique utilisant la pression d'huile due à la hauteur de l'huile dans le bac, * du type résistif utilisant la variation de résistance d'un composant 15 résistif en fonction de la hauteur immergée du composant dans l'huile, * du type sonar utilisant le même système qu'un sonar de navire, * du type optique utilisant la réflexion d'un faisceau lumineux pour déterminer la hauteur du niveau d'huile dans le bac. Cependant, une lecture précise du niveau d'huile dans le bac à huile 20 d'un moteur thermique est très difficile en raison de l'inclinaison du véhicule dans lequel est installé le moteur. En effet, dans tous les systèmes connus mentionnés plus haut, l'estimation du volume d'huile est obtenue à partir de la position d'un seul point de la surface de la nappe d'huile, sans tenir compte de l'inclinaison éventuelle de la nappe par rapport au dispositif donnant cette 25 position. L'information d'inclinaison du véhicule étant manquante, la lecture de niveau ainsi faite ne donne pas une vision réaliste du volume d'huile. Il est par 2909172 2 conséquent impossible de connaître avec précision le volume d'huile dans le bac à huile. Pour minimiser l'erreur ainsi engendrée, il y aurait avantage à placer le dispositif de jauge au centre du bac. Toutefois, cette zone centrale ne peut pas 5 être réservée à la lecture du niveau d'huile du fait qu'elle est en général occupée par la crépine de pompe à huile, ceci dans le but d'être toujours immergée, pour les mêmes raisons d'inclinaison que pour la nappe d'huile. Aussi, un but de la présente invention est de proposer un procédé qui permettrait de connaître avec une très grande précision le volume d'huile io contenu dans un bac à huile d'un moteur thermique, quelle que soit l'inclinaison du véhicule portant le moteur. Ce but est atteint, conformément à l'invention grâce à un procédé de mesure du volume d'huile contenu dans un bac à huile d'un moteur thermique, caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes consistant à : 15 - déterminer la position par rapport audit bac à huile d'un plan définissant la surface du volume d'huile dans le bac, - en déduire le volume d'huile dans le bac. Ainsi, connaissant la position de la nappe d'huile et la forme de la paroi du bac, il est possible de déterminer le volume compris entre la nappe et la 20 paroi. La position relative du plan de la nappe et de la paroi prend en compte l'inclinaison du véhicule, de sorte que le volume ainsi mesuré est indépendant de cette inclinaison. L'invention remplace donc la lecture d'un niveau en un point de la surface de l'huile par la mesure du volume d'huile lui-même. Bien entendu, il est préférable d'effectuer cette mesure le moteur étant 25 arrêté afin d'avoir une nappe aussi plane que possible. L'invention présente les avantages suivants. Elle permet notamment d'éviter les incohérences d'indication entre jauges manuelles et électriques, ainsi que les variations entre volume minimum et maximum du jour au lendemain. 30 De plus, il est possible de prévenir l'automobiliste d'un sur-volume ou d'un sous-volume d'huile de manière sûre et ainsi d'éviter de l'alerter sans raison. 2909172 3 Enfin, un autre avantage de l'invention consiste en la mise en oeuvre d'un algorithme visant à prédire le moment opportun pour une vidange, ceci à partir de la connaissance exacte du volume d'huile contenu dans le bac. Selon un mode de réalisation de l'invention, ladite détermination de 5 position est effectuée à partir de coordonnées, dans un repère (X, Y, Z) lié au bac à huile, de trois points non alignés de ladite surface de volume d'huile. Avantageusement, lesdits points sont choisis sur la paroi dudit bac à huile. Dans ce cas, l'invention prévoit en particulier que lequel lesdites coordonnées sont obtenues à partir de trois capteurs de position disposés sur io ladite paroi. Selon un mode de réalisation dans lequel ladite paroi est sensiblement parallélépipédique, lesdits capteurs de position sont disposés sur au moins deux faces distinctes de la paroi parallélépipédique. En particulier, lesdits capteurs de position sont des capteurs linéaires. 15 On peut alors envisager que lesdits capteurs linéaires sont disposés parallèlement à une direction (Z) dudit repère (X, Y, Z). Il est également possible d'adopter une configuration dans laquelle un capteur linéaire est placé sensiblement au centre d'une première face de la paroi parallélépipédique et deux capteurs linéaires sont placés symétriquement sur 20 deux faces adjacentes à ladite première face. Enfin, l'invention concerne également un bac à huile pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, remarquable en ce que ledit bac comprend trois capteurs de position apte à fournir des coordonnées, dans un repère (X, Y, Z) lié au bac à huile, de trois points non alignés de ladite surface 25 de volume d'huile. En particulier, lesdits capteurs de position sont des capteurs linéaires disposés sur la paroi du bac. Lesdits capteurs linéaires sont, par exemple, des jauges linéaires de type résistif, comme indiqué plus haut. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre 30 d'exemple non limitatif, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. La figure 1 est une vue en perspective d'un bac à huile rapporté à un repère (X, Y, Z). 2909172 4 Sur la figure 1 est représenté un bac 10 à huile de forme parallélépipédique contenant un volume 11 d'huile, la surface de la nappe correspondante étant désignée par la référence 12. Il faut signaler ici que la forme particulière parallélépipédique du bac 10 5 est sans effet sur l'invention et que celle-ci peut tout aussi bien être mise en oeuvre pour des bacs de paroi de forme quelconque. L'avantage de la forme parallélépipédique est de permettre une présentation plus simple de l'invention. Comme le montre la figure 1, au bac 10 à huile est lié un repère io orthonormé (X, Y, Z) qui, pour des raisons de commodité de calcul, est choisi de manière que les axes X, Y et Z soient parallèles aux directions des arêtes du bac, l'origine O du repère étant pris au milieu d'une arête parallèle à l'axe Y. Du fait de l'inclinaison du véhicule, on voit sur la figure 1 que la surface 15 12 de la nappe d'huile peut présenter une orientation quelconque à l'intérieur du repère. En d'autres termes, la normale à la surface 12 représentée par le vecteur n peut avoir une direction quelconque par rapport aux axes X, Y et Z du repère. On va maintenant présenter un procédé permettant de mesurer le 20 volume 11 d'huile contenue dans le bac 10 quelle que soit l'orientation du vecteur n, c'est-à-dire quelle que soit l'inclinaison du véhicule. Le principe de ce procédé est de déterminer la position du plan P définissant la surface 12 de la nappe d'huile et d'en déduire alors le volume d'huile recherché, la forme du bac 10 étant connue. 25 Dans l'exemple de réalisation montré sur la figure 1, la position du plan P dans l'espace rapporté au repère (X, Y, Z) est déterminée à partir des coordonnées de trois points non alignés JI, J2 et J3 pris sur la surface 12 du volume 11 d'huile. Plus précisément, ces trois points sont choisis sur trois faces adjacentes du bac 10, comme représenté sur la figure 1. 30 Les coordonnées des trois points JI, J2 et J3 sont fournies par trois capteurs de position linéaires, tels que des jauges linéaires 21, 22, 23 du type résistif disposées parallèlement à l'axe Z du repère (X, Y, Z), la jauge JI étant placée au centre de la face du parallélépipède contenue dans le plan (Y, Z) et 2909172 5 les jauges J2 et J3 étant placées symétriquement sur des faces adjacentes parallèles au plan (X, Z). Les coordonnées des trois points JI, J2 et J3 dans le plan (X, Y) sont fixes et définies par la position géométrique choisie pour les jauges 5 correspondantes, tandis que leur cote Z est variable puisqu'elle dépend de l'inclinaison du véhicule, la valeur de la cote pour chaque point étant fournie respectivement par les jauges 21, 22, 23. En résumé, les coordonnées des points JI, J2 et J3 sont : -pourJI,XJI=O,YJI=O,ZJl -pour J2, XJ2 = Xo, YJ 2= Y0, ZJ2 - pour J3, XJ3 = X0, YJ3 = -Y0, ZJ3 Pour trouver l'équation du plan P, on écrit qu'un point M de coordonnées {X, Y, Z} du plan est tel que le vecteur MJ1 est orthogonal au vecteur normal n de composantes {a, b, c} : MJ1.n= 0, ce qui s'écrit aussi : aX + bY +c(Z-Zj) = 0 Pour déterminer les composantes {a, b, c} du vecteur normal n, on écrit que ce vecteur est égal au produit vectoriel J,J2AJ,J3, soit : a = YO(2ZJI - ZJ3 - ZJ2) b = XO(ZJ3 - ZJ2) c = 2XOY0 D'où l'équation du plan P : (2ZJi - ZJ3 - ZJ2)XIX0 + (ZJ3 - ZJ2)Y/Y0 + 2(Z û ZJi) = O Connaissant l'équation du plan P et la forme géométrique du bac 10, il est possible de calculer le volume 11, ou la masse, d'huile contenue dans le bac. Pour une géométrie de bac donnée, ce volume V est uniquement fonction 2909172 6 des trois paramètres ZJ1, ZJ2 et ZJ3. On peut donc entrer dans le calculateur moteur un tableau donnant le volume d'huile en fonction de ces trois paramètres. La mesure des tensions fournies par les trois jauges 21, 22, 23 à l'arrêt du véhicule permet donc, grâce à ce tableau, de connaître avec 5 précision la quantité d'huile dans le bac 10, quelle que soit l'inclinaison du véhicule. On peut également déduire simplement l'inclinaison du véhicule du procédé qui vient d'être décrit. L'inclinaison recherchée est définie par les trois cosinus directeurs du 10 vecteur normal n avec les trois axes X, Y, Z, soit cos(n, X), cos(n, Y) et cos (n, Z): cos(n, X) = (2ZJ1 ù Zn ù ZJ2)/XOIn i cos(n, Y) = (ZJ3 ù Zj2)/Yoini 15 cos (n, Z) = 2/ini où In' est la norme du vecteur n , soit : In I = [(2ZJ1 ù Zn ù ZJ2)2/X02 + (Zn ù ZJ2)21Y02 + 41112 20 REVENDICATIONS 1. Procédé de mesure du volume (11) d'huile contenu dans un bac (10) à huile d'un moteur thermique, caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes consistant à : - déterminer la position par rapport audit bac (10) à huile d'un plan (P) définissant la surface (12) du volume d'huile dans le bac, io - en déduire le volume d'huile dans le bac (10). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite détermination de position est effectuée à partir de coordonnées, dans un repère (X, Y, Z) lié au bac (10) à huile, de trois points (JI, J2, J3) non alignés de ladite surface (12) de volume d'huile. 15 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel lesdits points (JI, J2, J3) sont choisis sur la paroi dudit bac (10) à huile. 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel lesdites coordonnées sont obtenues à partir de trois capteurs (21, 22, 23) de position disposés sur ladite paroi. 20 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel, ladite paroi étant sensiblement parallélépipédique, lesdits capteurs (21, 22, 23) de position sont disposés sur au moins deux faces distinctes de la paroi parallélépipédique. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel lesdits capteurs de position sont des capteurs linéaires. 25 7. Procédé selon la revendication 5, dans lequel lesdits capteurs linéaires (21, 22, 23) sont disposés parallèlement à une direction (Z) dudit repère (X, Y, Z). 8. Procédé selon la revendication 6, dans lequel un capteur linéaire (21) est placé sensiblement au centre d'une première face de la paroi parallélépipédique et deux capteurs linéaires (22, 23) sont placés 30 symétriquement sur deux faces adjacentes à ladite première face. 9. Bac à huile pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit bac (10) comprend trois capteurs (21, 22, 23) de 2909172 8 position aptes à fournir des coordonnées, dans un repère (X, Y, Z) lié au bac (10) à huile, de trois points (JI, J2, J3) non alignés de ladite surface (12) de volume d'huile. 10. Bac à huile selon la revendication 9, dans lequel lesdits capteurs (21, 22, 5 23) de position sont des capteurs linéaires disposés sur la paroi du bac (10). 11. Bac à huile selon la revendication 10, dans lequel lesdits capteurs linéaires (21, 22, 23) sont des jauges linéaires de type résistif.