Brevet FR2773610A1 — publié le 19990716

I Etat de la technique: La présente invention concerne un dispositif de mesure de la masse d'un fluide circulant dans une conduite notamment de la quantité d'air d'aspiration alimentant un mo- teur à combustion interne comprenant un élément de mesure thermosensible balayé par le fluide qui circule, cet élément étant placé dans un canal de mesure équipant la conduite, et qui comporte du côté de l'entrée et du côté de la sortie, les éléments de déviation pour dévier le fluide qui circule. On connaît un dispositif de mesure de la masse d'un milieu circulant dans une conduite par exemple selon le document DE-44 07 209 C2 ainsi que selon la publication " Breakthrough in Reverse Flow Detection - A New Mass Air Flow Meter Using Micro Silicon Technology " Konselmann, Hecht et Lemke, SAE TECHNICAL PAPER SERIES Nr. 950433, 1995. La difficulté de ces dispositifs est que les éléments de dévia- tion prévus à l'entrée sont réalisés et disposés pour que le fluide qui s'écoule soit dévié en direction de l'élément de mesure. Mais comme dans beaucoup de cas, le milieu ou fluide qui s'écoule contient des particules ou des gouttelettes de liquide comme par exemple des gouttelettes d'huile ou de graisse qui sont ainsi entraînées, il n'est pas à exclure que de telles particules ou gouttelettes de liquide rencontrent l'élément de mesure et l'endommagent. En particulier, on ris- que d'endommager la membrane prévue pour déterminer la masse de l'air. Les gouttelettes de liquide entraînées par le mi- lieu qui circule peuvent s'écouler sur la zone de membrane de l'élément de mesure et provoquer la destruction de la mem- brane. Du fait de ces impuretés, on peut avoir finalement la défaillance d'éléments de mesure et ainsi de l'ensemble du dispositif de mesure de la masse d'un milieu circulant dans une conduite. Pour minimiser le risque d'une défaillance de l'élément de mesure, il est connu selon le document DE 44 28 216 Al, de prévoir un boîtier pour l'instrument de mesure du débit d'air à fil chaud, ce boîtier ayant un canal principal traversé par l'air, un composant central monté dans le canal principal du boîtier, une section d'entrée pour l'entrée d'une partie de l'air qui traverse le canal princi- pal, un canal de contournement relié au segment d'entrée et un segment de sortie pour reconduire l'air traversant le ca- nal de contournement dans le canal principal. Le canal de contournement comporte des dispositifs à capteurs pour mesu- rer le débit d'air dans le canal de contournement. Ce canal de contournement comprend un segment en méandres du côté amont avec un canal en serpentin du côté amont de l'installation de capteur, d'un segment de tube droit réalisé en forme de tube droit et recevant le dispositif capteur ain- si que d'un canal aval reliant le segment tubulaire droit au segment de sortie. Le segment tubulaire à méandres permet aux impuretés contenues dans le milieu qui circule, par exemple les particules ou les gouttelettes de liquide de s'accumuler dans la zone ondulée du fàit de leur inertie. Cela permet certes d'éliminer une partie des impuretés du milieu qui cir- cule pour éviter qu'il n'arrive sur l'élément de mesure. Tou- tefois la difficulté est qu'en particulier si les impuretés sont importantes, une partie des particules, des gouttelettes de liquide ou éléments analogues arrivent néanmoins sur l'élément de mesure après avoir traversé la zone ondulée. De plus, la difficulté de cet instrument de mesure est d'avoir une construction relativement compliquée. En outre, il est extrêmement délicat d'utiliser cet élément de mesure exclusi- vement en fonction de la direction de l'écoulement, c'est-à- dire que la mesure de la masse d'un milieu qui circule dans la conduite ne peut toujours se faire que dans une direction et il n'est pas possible d'utiliser le dispositif indépendam- ment de la direction. La présente invention a pour but de développer un dispositif de mesure de la masse d'un milieu circulant dans une conduite, correspondant au type défini ci-dessus, permet- tant d'absorber pratiquement complètement les impuretés en- traînées par le milieu qui circule et qui puisse en outre s'utiliser indépendamment du sens de circulation. Avantages de l'invention: A cet effet, l'invention concerne un dispositif de mesure de la masse d'un milieu circulant dans une conduite notamment de la masse d'air aspiré par un moteur à combustion interne, selon le type défini ci-dessus, caractérisé en ce que les éléments de déviation du côté de l'entrée et du côté de la sortie sont disposés et réalisés d'une manière essen- tiellement symétrique par rapport à l'élément de mesure prévu au niveau du centre de symétrie. Grâce aux éléments de déviation d'entrée et de sortie réalisés et disposés d'une manière essentiellement sy- métrique par rapport à l'élément de mesure, on a un canal de mesure symétrique offrant l'avantage important de permettre de mesurer avec la même sensibilité dans les deux sens de circulation, ce qui est particulièrement important par exem- ple pour les effets de pulsations qui peuvent se produire dans le canal d'aspiration d'un moteur à combustion interne et qui permettent de reconnaître ces pulsations. Il est clair que ces avantages s'obtiennent éga- lement même si l'élément de mesure ne se trouve pas exacte- ment au centre de symétrie, mais est disposé dans une position légèrement asymétrique par rapport au centre de sy- métrie. Pour avoir une absorption particulièrement bonne des particules, impuretés ou éléments analogues entraînés par le fluide qui circule, selon un mode de réalisation particu- lièrement avantageux, sur la surface de la paroi délimitant le canal d'écoulement et/ou sur la surface des éléments de déviation de préférence sur les zones de paroi déviant le fluide qui circule dans le canal d'écoulement et/ou des élé- ments de déviation, il est prévu au moins un élément absor- bant les particules. La disposition d'au moins un élément absorbant les particules dans les zones de paroi de déviation permet d'une façon particulièrement avantageuse d'assurer une ab- sorption pratiquement totale des particules, des gouttelettes d'huile ou de graisse, car du fait de leur inertie, ceux-ci ne frappent pas seulement les éléments de paroi mais sont ab- sorbés par l'élément absorbant les particules, à cet endroit. Pour la réalisation de l'élément absorbant les particules, sur le strict plan des principes, on peut envisa- ger différents modes de réalisation. Un exemple de réalisa- tion avantageux facile à réaliser prévoit que l'élément ab- sorbant les particules est constitué par un revêtement de paroi absorbant les particules. Cela présente non seulement l'avantage d'une fabrication simple, mais surtout que l'élément absorbant les particules possède une grande surface superficielle. Notamment le revêtement de paroi absorbant les particules est constitué par une couche de gel ou une couche adhésive. Pour la réalisation des éléments de renvoi, on peut envisager les formes de réalisation les plus différen- tes. Un mode de réalisation particulièrement avanta- geux prévoit des éléments dé déviation qui produisent une dé- viation du fluide qui circule, d'au moins 1800. En particulier en liaison avec la couche absorbant les particu- les dans les zones de déviation, cela permet d'absorber pra- tiquement totalement les particules ou éléments analogues. Pour la disposition et la réalisation symétrique des éléments de déviation, on peut envisager les formes de réalisation les plus différentes. Une forme de réalisation avantageuse car d'une fabrication particulièrement simple et optimale sur le plan aéraulique, prévoit de réaliser les élé- ments de déviation pour former un canal d'écoulement en S. Les éléments de déviation sont cintrés de préférence sous une forme cylindrique. Cela permet d'avoir une très grande sur- face superficielle pour la couche absorbant les particules, couche prévue dans les zones de renvoi. Pour créer un écoulement optimum au niveau de l'élément de mesure, par exemple un écoulement turbulent du fluide, un mode de réalisation avantageux prévoit des élé- ments d'écoulement dans le canal d'écoulement qui influencent la dynamique de l'écoulement du fluide. A titre d'exemple, les éléments d'écoulement peu- vent être disposés dans le canal d'écoulement pour créer des écoulements turbulents sur l'élément de mesure. La réalisation des éléments d'écoulement pour former un écoulement turbulent dans le canal d'écoulement peut se faire de différentes manières sur le strict plan des principes. Une forme de réalisation avantageuse prévoit que les éléments d'écoulement soient des éléments de grille en amont de l'élément de mesure. Un autre mode de réalisation avantageux prévoit des éléments d'écoulement à la surface du canal d'écoulement de préférence à la surface des éléments de paroi sous la forme de structures de préférence de segments rendus rugueux qui engendrent également un écoulement turbulent au niveau de l'élément de mesure. Dessins: La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de quelques exemples de réa- lisation représentés schématiquement dans les dessins an- nexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe selon la ligne I-I de la figure 2 d'un canal de mesure d'un dispositif de mesure de la masse d'un fluide circulant dans une conduite selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1 du dispositif de mesure de la masse d'un fluide circulant dans une conduite. Description des exemples de réalisation: Un exemple de réalisation d'un dispositif de me- sure de la masse d'un fluide (milieu) circulant dans une con- duite, et qui est utilisé pour détecter la quantité d'air aspiré d'un moteur à combustion interne, selon les figures 1 et 2 se compose d'un boîtier 10 avec un canal de mesure 20 logeant un élément de mesure 30 fixé sur une tôle de montage 31. L'écoulement de l'air est représenté aux figures 1 et 2 par des flèches L. Comme cela apparaît notamment à la figure 1, le canal 20 comporte les éléments de déviation ou de renvoi 41, 42 réalisés et disposés pour dévier la circulation d'air L essentiellement sur une forme S. L'élément de mesure 30 est prévu au point de sy- métrie du canal de mesure, c'est-à-dire symétriquement à la fois par rapport à la zone d'entrée et à la zone de sortie. Ce canal d'écoulement 20 en forme de S réalisé dans le bol- tier 10 avec un élément de mesure 30 et disposé symétrique- ment permet de mesurer la masse du milieu qui circule dans les deux directions, c'est-à-dire à la fois en sollicitant le dispositif comme cela est représenté à la figure 1 de la di- rection d'entrée vers la direction de sortie que dans la di- rection inverse. La mesure peut se faire dans les deux directions avec la même sensibilité, ce qui est particulièrement avanta- geux pour tenir compte des effets de pulsations qui risquent de se produire dans les moteurs à combustion interne et ont été décrits à titre d'exemple dans le document DE-44 07 209 C2 auquel il a été fait référence dans le préambule. Par la variation des zones d'écoulement, c'est-à- dire en modifiant les zones en forme de L quant à leur lon- gueur et leur section et en ajoutant des éléments d'écoulement (non représentés) dans le canal d'écoulement de mesure 20, directement en amont de l'élément de mesure 30, par exemple par des éléments de grille prévus en amont de l'élément de mesure ou encore par des segments de surface des éléments de déviation 41, 42 rendus rugueux, on peut générer une zone de mesure turbulente dans la direction de circula- tion de l'air et qui est avantageuse pour la mesure. Cela permet en particulier d'optimiser la dynamique de l'écoulement pour augmenter la sensibilité et réaliser de fa- çon optimale des caractéristiques de sortie avantageuses. Comme cela apparaît à la figure 1, les éléments de déviation 41, 42 à l'intérieur du canal d'écoulement com- portent des éléments absorbant les particules sous la forme de couches 50 absorbant les particules. Ces éléments absor- bent les particules et les gouttelettes de liquide comme par exemple des gouttelettes d'huile ou de graisse entraînées par le fluide qui circule, d'une manière particulièrement avanta- geuse. La réalisation en forme de S du canal d'écoulement est particulièrement intéressante. Mais, il est clair que le dis- positif n'est pas limité à une telle réalisation en forme de S et que l'on peut utiliser également d'autres éléments de déviation qui dévient la circulation d'air et sont revêtus de couches 50 absorbant les particules. Dans chaque cas, il est particulièrement avantageux d'avoir une déviation d'au moins , car de cette manière, les impuretés, particules ou élé- ments analogues entraînés par le fluide qui circule se diri- gent du fait de leur inertie vers les couches 50 absorbant les particules et qui se trouvent dans les zones de déviation des éléments de déviation 41, 42; les particules frappent sur les couches 50 et sont absorbées par celles-ci. Il est clair que l'on arrive également à de tels avantages, si l'élément de mesure ne se trouve pas exactement au centre de symétrie mais est disposé d'une manière légère- ment asymétrique par rapport au centre de symétrie. Les couches absorbant les particules peuvent être réalisées par exemple par un revêtement de gel ou en collant une bande adhésive double face. De plus, on peut obtenir une couche absorbant les particules en rendant rugueuse la sur- face de la paroi. Dans tous les cas, les particules entraî- nées par la veine d'air et qui rencontrent la couche absorbant les particules, sont absorbées par cette couche et ne continuent plus leur course dans la veine d'air. R E V E N D I C A T IONS 1 ) Dispositif de mesure de la masse d'un fluide circulant dans une conduite notamment de la quantité d'air d'aspiration alimentant un moteur à combustion interne comprenant un élé- ment de mesure (30) thermosensible balayé par le fluide qui circule, cet élément étant placé dans un canal de mesure (20) équipant la conduite, et qui comporte du côté de l'entrée et du côté de la sortie, les éléments de déviation (41, 42) pour dévier le fluide qui circule, caractérisé en ce que les éléments de déviation (41, 42) du côté de l'entrée et du côté de la sortie sont disposés et réalisés d'une manière es- sentiellement symétrique par rapport à l'élément de mesure (30) prévu au niveau du centre de symétrie. 2 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que sur la surface de la paroi délimitant le canal d'écoulement et/ou sur la surface des éléments de déviation de préférence sur les zones de paroi déviant le fluide qui circule dans le canal d'écoulement et/ou des éléments de déviation, il est prévu au moins un élément absorbant les particules. 3 ) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément absorbant les particules est une couche (50) absor- bant les particules. ) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la couche (50) absorbant les particules est un gel ou une couche adhésive. ) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments de déviation (41, 42) sont réalisés pour pro- duire une déviation d'au moins 180 du fluide qui circule. 6 ) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les éléments de déviation sont réalisés pour former un canal d'écoulement (20) en S. 7 ) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par des éléments d'écoulement placés dans le canal d'écoulement (20) et qui influencent la dynamique d'écoulement du fluide qui circule. 8 ) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les éléments d'écoulement sont disposés dans le canal d'écoulement pour engendrer des écoulements turbulents sur l'élément de mesure (30). ) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les éléments d'écoulement sont des éléments de grille placés en amont de l'élément de mesure (30). ) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en en ce que les éléments d'écoulement à la surface du canal d'écoulement sont de préférence des structures telles que des segments rendus rugueux prévus de préférence à la surface des éléments de renvoi.