Brevet FR2841980A1 — publié le 20040109

Etat de la technique L'invention concerne un dispositif pour déterminer au moins un paramètre d'un milieu s'écoulant par une conduite, en particulier la masse d'air aspirée d'un moteur à combustion interne, avec une partie prévue pour être introduite dans la conduite, dans laquelle au moins un canal de mesure est réalisé pour être traversé par au moins une partie du flux du milieu s'écoulant dans la conduite, et avec au moins un élément de mesure disposé dans le canal de mesure pour déterminer l'au moins unique paramètre, la partie pouvant être installée dans la conduite 1o selon une direction prédéterminée par rapport au milieu s'écoulant dans la conduite dans une direction principale de flux. D'après le document DE-196 23 334-Ai, on connaît un dispositif pour déterminer la masse d'un milieu s'écoulant dans une conduite. Ce dispositif comporte une pièce insérée dans la conduite dans 15 laquelle est prévue une structure de canal avec un canal de mesure dans lequel se trouve un élément de mesure. Les particules de fluide ou de corps solide se trouvant dans le milieu qui s'introduisent dans la structure de canal passent à côté de l'élément de mesure et peuvent salir ou endommager celui-ci. Ce n'est qu'après avoir passé l'élément de mesure que 20 les particules de fluide ou de corps solides retournent dans la conduite par l'ouverture de sortie du canal de mesure. Avantages de l'invention Le dispositif selon l'invention pour la mesure de la pression est caractérisé en ce qu'une structure de canal réalisée dans la partie, 25 présente une zone d'entrée pour l'entrée d'un flux partiel du milieu dans la structure de canal ainsi qu'au moins un canal de mesure en bifurcation par rapport à la zone d'entrée avec une ouverture de sortie ouverte vers l'espace extérieur de la partie, la zone d'entrée présentant sur une première paroi latérale de la pièce une zone d'élimination qui présente une ouverture d'élimination s'ouvrant vers l'espace extérieur, alors qu'une seconde paroi latérale opposée à la première paroi latérale est fermée. L'avantage est de remédier d'une manière simple au fait que les particules de fluide ou de corps solides s'introduisent dans le canal de mesure et que l'élément de mesure s'y trouvant ne soit sali ou endomma35 gé. De manière avantageuse, le milieu introduisant dans la structure de canal et divisé en deux flux partiels dans une zone d'entrée de la structure de canal, les particules de fluide ou de corps solides entrant dans la structure de canal sont dérivés du canal de mesure et arrivent dans une zone d'élimination de la zone d'entrée. La zone d'élimination présente une ouverture d'élimination latérale sur une première paroi latérale et est réalisée fermée à sa seconde paroi opposée, la surface d'écoulement libre devenant relativement petite et la vitesse moyenne de flux en direction de l'ouverture d'élimination augmente avantageusement. Selon des développements et améliorations de l'invention: - la zone d'élimination, en vue du sens de flux principal, est disposée derrière un point de bifurcation auquel le canal de mesure bifurque par rapport à la zone d'entrée, - la partie présente au moins une paroi frontale, qui, dans une position dans laquelle la partie est introduite dans la conduite, est tournée avec une orientation définie vers le milieu s'écoulant dans la conduite dans la direction de flux principal la zone d'entrée s'étendant à partir de la paroi frontale vers l'intérieur de la partie jusqu'à l'ouverture d'élimination, - la première paroi latérale s'étend essentiellement parallèlement à la direction de flux principal, - le plan de l'ouverture d'élimination s'étend sensiblement perpendiculaire à la paroi frontale, - au moins une saillie est disposée en amont de l'ouverture d'élimination sur la première paroi latérale, - la zone d'élimination de la zone d'entrée présente, vue dans la direction de flux principal, une forme courbée vers l'ouverture d'élimination disposée dans la première paroi latérale. Selon un exemple de réalisation avantageux, la paroi intérieure associée à l'ouverture d'élimination de la zone d'élimination est courbée et réalise un guidage aérodynamique et une déviation du flux vers l'ouverture de sortie. Avantageusement, la paroi intérieure de la zone d'élimination est concave en vue de la direction du flux principal. L'eau et/ou les particules de corps solides qui sont entrées dans la zone d'entrée sont rapidement éliminées de la zone d'élimination par l'ouverture d'élimination à l'aide de la courbure guidée. Dessins Des exemples de réalisation de l'invention sont représentés et seront décrits plus en détail par la suite; ainsi: - la figure 1 représente un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention en position montée dans une conduite; - la figure 2 est une coupe agrandie d'un détail selon la figure 1. Description d'un exemple de réalisation La figure 1 montre une conduite 3 dans laquelle un milieu s'écoule en direction d'un flux principal 18. La conduite peut par exemple être un tuyau d'aspiration d'un moteur à combustion interne. Le milieu peut par exemple être l'air s'écoulant dans le tuyau d'aspiration. Un dispositif 1 selon l'invention est disposé à la conduite 3 de sorte qu'une partie 6 du dispositif soit introduite dans la conduite 3 et que le milieu s'écoulant y arrive avec une orientation prédéterminée. Le dispositif 1 pour déterminer au moins un paramètre du milieu comprend en plus de la 10 partie 6 réalisée en tant que boîtier de mesure, une partie de support non représentée en détail comportant un branchement électrique, et dans laquelle on installe un dispositif électronique de calcul. Le dispositif 1 peut par exemple être introduit avec sa partie 6 à travers une ouverture d'enfichage 16 d'une paroi 15 de la conduite 3. La paroi 15 délimite une 15 section d'écoulement de la conduite 3. L'électronique de calcul peut être disposée à l'intérieur et/ou à l'extérieur de la section d'écoulement de la conduite 3. On utilise par exemple dans le dispositif 1, un élément de mesure 9 sur un support d'élément de mesure 10; cet élément de mesure 20 détermine par exemple en tant que paramètre, le flux volumique ou le flux massique du milieu s'écoulant. D'autres paramètres pouvant être mesurés sont par exemple la pression, la température, la concentration d'une partie de milieu ou la vitesse d'écoulement, ces paramètres pouvant être déterminés à l'aide de capteurs appropriés. Le dispositif 1 a par exemple un axe longitudinal 12 en direction axiale qui s'étend par exemple dans la direction d'installation du dispositif 1 dans la conduite 3 et qui peut par exemple être également l'axe médian. La direction du milieu s'écoulant sera décrite par la suite comme direction de flux principale et est représentée par la flèche 18 à la figure 1 et s'étend dans cette figure de gauche à droite. Lors de l'installation de la partie 6, on s'assure que la partie 6 soit dans la direction prédéterminée en fonction de la direction de flux principale du milieu. La partie 6 a un boîtier avec par exemple une structure carrée avec une paroi frontale 13 tournée dans la position de montage vers la direction de flux principale 18 du milieu et une paroi arrière 14 opposée à celle- ci, une première paroi latérale 17 et une seconde paroi latérale 18 (figure 2) et une troisième paroi latérale 19 s'étendant par exemple parallèlement à la direction de flux principale. En outre, la partie 6 présente en son intérieur une structure de canal avec une zone d'entrée 27 et un canal de mesure 30 bifurquant. De par la disposition du dispositif 1 par rapport à la conduite 3 on s'assure que le milieu s'écoulant dans la direction du flux principal 18 rencontre la pièce 6 selon une direction prédéterminée et qu'un flux partiel du milieu entre dans cette direction par l'ouverture 21 dans la zone d'entrée 27. L'ouverture 21 peut par exemple être dirigée perpendiculairement à la direction du flux principal 18 mais l'on peut aussi imaginer une autre orientation de l'ouverture 21 par rapport à la direction du flux principal 18. A partir de la zone d'entrée 27 le milieu ar10 rive partiellement dans le canal de mesure 30 prévu avec l'élément de mesure 9 et s'écoule partiellement par la suite dans une zone d'élimination 28 se trouvant derrière le point de bifurcation 44 pour le canal de mesure, cette zone d'élimination 44 est reliée par une ouverture d'élimination 33 se trouvant dans la première paroi latérale 17 avec la conduite 3. La direc15 tion de flux principale 18 s'écoule dans l'exemple de réalisation représenté à la figure 1, dans un plan dans lequel se trouve également l'ouverture d'élimination 33. Le plan dans lequel se trouve l'ouverture d'élimination 33 peut également faire un angle différent de O' avec la direction du flux principal 18. Une première partie de flux du milieu entrant dans la zone d'entrée 27 s'écoule totalement dans le canal de mesure 30 et une seconde partie de flux s'écoule totalement à travers l'ouverture d'élimination 33. Dans le milieu s'écoulant, on a par exemple des particules de fluide et/ou des particules de corps solides tels que des particules d'huile ou des parti25 cules d'eau qui peuvent salir ou endommager l'élément de mesure 9. Comme cela sera décrit plus en détail par la suite, les particules de fluide ou de corps solides peuvent refluer vers la conduite 3 à travers l'ouverture d'élimination 33. L'ouverture 21 à la face frontale 13 de la partie 6 a, dans la 30 direction axiale 12, une arête supérieure 36 qui est la plus proche de l'élément de mesure 9 dans la direction axiale 12. Un plan 39 imaginé plus haut s'étend à travers l'arête 36 ainsi que perpendiculairement au plan du dessin dans la figure 1 et parallèlement à la direction du flux principal 18. L'ouverture d'élimination 33 est disposée en dessous de ce 35 plan supérieur 39 dans la direction axiale 12. La structure de canal de la partie 6 peut de plus présenter une saillie 37 rentrant dans la zone d'entrée 27 réalisée de telle sorte que le milieu entrant dans la zone d'entrée soit détourné de la surface supérieure 39. Comme les particules de fluide ou de corps solides sont plus grosses et ont une densité plus élevée que le milieu gazeux s'écoulant, elles s'éloignent selon la direction axiale 12 du plan supérieur 39. Comme l'ouverture d'élimination 33 se trouve en dessous du plan supérieur 39, les particules de fluide et de s corps solides s'amassent dans la zone d'élimination 28 et sont aspirées à l'ouverture d'élimination 33 par l'air s'écoulant dans la conduite 33. De plus, on peut disposer une paroi de séparation 31 dans la zone d'entrée 27, cette paroi s'étendant à partir de l'ouverture 21 ou en amont de l'ouverture 21 au moins partiellement dans la zone d'entrée 27. La paroi 10 de séparation 31 par exemple réalisée sous forme de lamelles forme avec la direction de flux principal 18 un angle d'intersection différent de 0. En disposant la paroi de séparation 31 oblique par rapport au flux de milieu, le milieu entrant dans la zone d'entrée 27 est détourné de manière voulue par le point de dérivation 44, du canal de mesure 30 et est dirigé vers la 15 zone d'élimination 28. On peut ainsi obtenir de manière amplifiée que les particules de fluide ou de corps solides n'arrivent pas dans le canal de mesure 30. Le segment du canal de mesure 30 s'étend en direction axiale 12 à partir de la zone d'entrée 27 vers l'ouverture d'enfichage 16. Dans ce segment, un premier rétrécissement du canal de mesure 30 situé derrière le point de bifurcation 44, provoque une accélération du flux de milieu dans lequel l'air est aspiré à partir de la zone d'entrée 27. Derrière le premier rétrécissement, le flux de milieu est détourné dans le canal de mesure 30 et s'écoule alors par exemple dans la direction du flux principal 25 18 le long de l'élément de mesure 9. On peut disposer par exemple un second rétrécissement 48 du canal de mesure 30 dans la zone de l'élément de mesure 9. Le premier respectivement, le second rétrécissement peut être réalisé sous la forme d'un resserrement de tous côtés ou d'un seul côté des parois latérales du canal de mesure 30. Le milieu continue à 30 s'écouler à partir de l'élément de mesure 9 et est détourné dans un segment 41 qui s'éloigne en direction axiale 12 de l'ouverture d'enfichage 16. A partir de ce segment, le flux est détourné dans un autre segment 24 qui s'étend par exemple en sens contraire de la direction de flux principal 18 et débouche dans la conduite 3 à une ouverture de sortie 34 qui est dispo35 sée perpendiculaire à la direction du flux principal 18 ou faisant un angle différent de 0 avec la direction de flux principal 18. Le canal de mesure 30 est donc, dans cet exemple de réalisation, réalisé en forme de grand C, l'ouverture du C étant du côté de la direction du flux principal 18. La figure 2 montre une coupe selon la ligne IV-IV de la figure 1 à travers la zone d'élimination 28. Comme décrit ci-dessus des particules de fluide et/ou de corps solides qui sont entrées dans la zone d'entrée 27 arrivent dans la zone d'élimination 28. Une ouverture d'élimination est réalisée dans une première paroi latérale 17. La seconde paroi latérale 20 opposée à la première paroi latérale ne présente pas d'ouverture. Du fait que la zone d'élimination ne présente qu'une unique ouverture d'élimination latérale dans la première paroi latérale et est réalisée fermée à la seconde paroi latérale opposée, la vitesse moyenne de flux 1o dans la direction de l'ouverture d'élimination 33 est relativement grande du fait de la surface de passage dans la zone d'élimination maintenue petite. C'est pour cela que l'on ne prévoit pas dans la zone d'élimination 28 par exemple deux ouvertures d'élimination face à face. La paroi intérieure 29 de la zone d'élimination 28 tournée vers l'unique ouverture d'élimination 33 est réalisée fermée et peut avantageusement effectuer un guidage aérodynamique et une déviation du flux en direction de la flèche 50 de la figure 2 vers une ouverture de sortie. La paroi intérieure 29 tournée vers à l'ouverture d'élimination est courbée vers l'ouverture d'élimination 33. De manière avantageuse, la paroi inté20 rieure 29 est courbée de manière concave dans la zone d'élimination 28, dans la direction du flux principal 18. Les particules d'eau et de corps solides qui sont entrées dans la zone d'entrée 27 sont, de cette manière transportées relativement rapidement de la zone d'élimination vers l'ouverture d'élimination et envoyées dans la conduite 3. De plus, on peut obtenir grâce à ce dispositif un effet de remous qui permet d'augmenter l'aspiration des particules d'eau ou de corps solides à partir de la zone d'élimination. Cela se fait entre autre par le fait que du côté extérieur de la première paroi latérale 17 de la partie 6, en amont de l'ouverture d'élimination 33, on réalise au moins une saillie 30 45. La surface extérieure de la saillie 45 peut par exemple être réalisée en forme de ligne de courant ou tordue. La saillie 45 est réalisée dans la zone de l'ouverture d'élimination de telle sorte que l'on obtienne une zone de dépression (séparation) et que l'on ait ainsi un effet de tourbillon sur le flux dans la zone d'élimination 28 de la zone d'entrée 27. REVEND I CATI ONS ) Dispositif pour déterminer au moins un paramètre d'un milieu s'écoulant par une conduite (3), en particulier la masse d'air aspirée d'un moteur à combustion interne, avec une partie (6) prévue pour être intro5 duite dans la conduite, dans laquelle au moins un canal de mesure (30) est réalisé pour être traversé par au moins une partie du flux du milieu s'écoulant dans la conduite, et avec au moins un élément de mesure (9) disposé dans le canal de mesure pour déterminer l'au moins unique paramètre, la partie (6) pouvant être installée dans la conduite (3) selon une direction prédéterminée par rapport au milieu s'écoulant dans la conduite dans une direction principale de flux (18), caractérisé en ce qu' une structure de canal réalisée dans la partie (6), présente une zone d'entrée (27) pour l'entrée d'un flux partiel du milieu dans la structure de canal ainsi qu'au moins un canal de mesure (30) en bifurcation par rapport à la zone d'entrée avec une ouverture de sortie (34) ouverte vers l'espace extérieur de la partie (6), la zone d'entrée présentant sur une première paroi latérale (17) de la pièce une zone d'élimination (28) qui présente une ouverture d'élimination (33) s'ouvrant vers l'espace extérieur, alors qu'une seconde paroi latérale (20) opposée à la première paroi latérale est fermée. 2 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone d'élimination (28), en vue du sens de flux principal (18), est disposée derrière un point de bifurcation (44) auquel le canal de mesure (30) bifurque par rapport à la zone d'entrée (27). ) Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la partie (6) présente au moins une paroi frontale (13), qui, dans une position dans laquelle la partie (6) est introduite dans la conduite (3), est tournée avec une orientation définie vers le milieu s'écoulant dans la conduite dans la direction de flux principal (18) la zone d'entrée (27) s'étendant à partir de la paroi frontale (13) vers l'intérieur de la partie (6) jusqu'à l'ouverture d'élimination (33). ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première paroi latérale (17) s'étend essentiellement parallèlement à la direction de flux principal (18). 50) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le plan de l'ouverture d'élimination (33) s'étend sensiblement perpendiculaire à la paroi frontale (13). 60) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu' au moins une saillie est disposée en amont de l'ouverture d'élimination (33) sur la première paroi latérale (17). 70) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone d'élimination (28) de la zone d'entrée (27) présente, vue dans la direction de flux principal (18), une forme courbée vers l'ouverture d'élimination (33) disposée dans la première paroi latérale (17). ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi intérieure (29) se trouvant en face de l'ouverture d'élimination (33) est courbée dans la zone d'élimination (28) vers l'ouverture d'élimination, 25 de sorte que l'on ait une déviation de flux du fait de la paroi courbée (29) dans la zone d'élimination (28) allant vers l'ouverture d'élimination (33) latérale. ) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la paroi intérieure (29) se trouvant en face de l'ouverture d'élimination (33) est courbée de manière concave dans l'ouverture d'élimination (28) dans la direction de flux principal (18).