Brevet FR2861432A1 — publié le 20050429

Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif pour filtrer un gaz traversant une conduite, notamment pour filtrer la veine d'air dans la conduite d'admission d'un moteur à combustion interne, comprenant une pièce de filtre qui se place dans la pièce de conduite et entoure comme une enveloppe, une cavité intérieure s'étendant dans la direction longitudinale. Etat de la technique Pour filtrer l'air qui passe dans la conduite d'admission d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, il est connu d'utiliser des pièces de filtre, ou plus simplement des filtres placés dans un boîtier de filtre à air installé dans la conduite d'admission. Les pièces de filtre ont une forme essentiellement cylindrique creuse avec une cavité intérieure continue. Le boîtier de filtre est réalisé pour que l'air arrive laté- ralement sur l'enveloppe extérieure de la pièce de filtre pour traverser cette pièce de filtre perméable à l'air et sortir de la cavité intérieure par la sortie du boîtier de filtre. La sortie du boîtier de filtre se poursuit par une autre partie de conduite équipée par exemple d'un débitmètre d'air. L'attaque latérale de l'air sur l'enveloppe extérieure de la pièce de filtre produit néanmoins une traversée irrégulière de la pièce de filtre suivant la réalisation. On a constaté que la partie principale de l'air chargé de poussières et autres particules passe par le segment de la pièce de filtre à l'opposé de la sortie du boîtier de filtre et encombre ainsi ce segment très fortement au fur et à mesure si bien qu'ensuite d'autres en- droits de la pièce de filtre seront traversés par l'air. Du fait de ce passage irrégulier à travers la pièce de filtre, il se développe dans la cavité intérieure tout d'abord un profil d'écoulement fortement asymétrique qui change fortement avec le temps. Ce profil asymétrique variant avec le temps est transmis dans la direction d'écoulement principal à la pièce de conduite faisant suite à la sortie du boîtier de filtre et équipée du débit-mètre d'air. La variation du profil d'écoulement provoque une dérive gênante de la caractéristique du capteur de l'élément de capteur du débitmètre d'air. Exposé et avantages de l'invention La présente invention concerne un dispositif de filtre du type défini ci- dessus, caractérisé en ce que la cavité intérieure est munie d'une pièce d'étranglement comportant au moins un passage, et subdivi- sant la cavité intérieure en deux zones partielles reliées par l'au moins un passage. L'air traversant le segment de la partie de filtre à l'opposé de la sortie du boîtier de filtre pour passer dans la cavité intérieure, passe alors de la première zone partielle à travers au moins un passage pour arriver dans la seconde zone partielle et atteindre de là la sortie du boîtier de filtre. La veine d'air à travers la première zone partielle est ainsi étranglée si bien que l'air passe plus fortement par l'enveloppe extérieure de la partie de filtre dans la zone partielle de la cavité intérieure située du côté de la sortie. Il en résulte l'avantage d'un écoulement d'air plus régulier dans la cavité intérieure de la pièce de filtre qui se charge ainsi plus régulière-ment en fonction du temps. De plus, il y aura moins de turbulences au passage de la veine d'air par un meilleur échange d'impulsions entre les zones à forte vitesse d'écoulement et celles à faible vitesse d'écoulement. Globalement, on obtient un écoulement plus régulier aussi bien dans la direction d'extension longitudinale de la pièce de filtre de forme cylindrique creuse, que dans la direction également radiale par rapport à l'axe central principal de la pièce de filtre. La pièce d'étranglement placée dans la cavité inté- rieure de la pièce de filtre réalise ainsi, d'une part, une charge (encrassage) plus régulière de la pièce de filtre, et d'autre part elle évite une forte dérive de la courbe caractéristique du capteur d'un débitmètre d'air installé en aval de la pièce de filtre dans la direction d'écoulement. La pièce d'étranglement peut être une pièce en forme de disque, en particulier en métal, et sa surface périphérique s'appuie contre la paroi intérieure de la pièce de filtre. La pièce d'étranglement est installée de préférence sensiblement au milieu de l'extension longitudinale de la cavité intérieure et subdivise la cavité intérieure en deux zones partielles sensiblement de mêmes dimensions. Selon un exemple de réalisation préférentiel, la pièce d'étranglement comporte un grand nombre de passages par exemple sous la forme de perçages réalisés dans la pièce en forme de disque. Les perçages sont de préférence parallèles à la direction longitudinale de la cavité intérieure dans la pièce d'étranglement. Le diamètre des passages est de préférence plus petit d'un multiple que le diamètre de la pièce d'étranglement en forme de disque. Comme les passages les plus à l'extérieur chevauchent la périphérie extérieure de la pièce d'étranglement, la périphérie extérieure aura un contour dentelé et cela permet de fixer de manière simple la pièce d'étranglement à la paroi intérieure de la pièce de filtre. Dessins La présente invention sera décrite ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans les-quels: la figure 1 est une vue en perspective de la pièce d'étranglement, la figure 2 est une section d'une partie de conduite équipée d'une pièce de filtre et de la pièce d'étranglement, la figure 3 est une vue schématique d'une partie de la conduite d'admission d'un moteur à combustion interne équipée du dispositif pour filtrer l'air aspiré. Description d'un mode de réalisation Bien que l'invention ne soit pas limitée à des dispositifs de filtrage de l'air aspiré par un moteur à combustion interne équipant des véhicules automobiles, elle sera décrite à l'aide des figures 1 à 3 dans le cas de l'exemple d'une conduite d'admission d'un moteur à combustion interne. Toutefois, le dispositif convient de manière générale à filtrer des gaz dans des conduites. La figure 3 montre schématiquement une partie de la con- duite d'admission d'un moteur à combustion interne. L'air aspiré est con- duit de l'environnement dans la direction de la flèche (a) à travers la conduite d'alimentation 31 jusqu'à un boîtier de filtre 3 de forme prati- quement cylindrique. L'air traverse latéralement le boîtier de filtre. Le boîtier de filtre 3 est équipé d'une partie de filtre 2 ayant essentiellement une forme de cylindre creux avec une paroi extérieure 21 et une paroi inté- rieure 22 ainsi qu'une cavité intérieure 13, s'étendant dans la direction longitudinale suivant l'axe longitudinal 15, entourée suivant une enve- loppe sensiblement cylindrique. La partie de filtre 2 peut également être de section conique ou ovale ou polygonale. L'air se répartit dans le boîtier de filtre autour de la paroi extérieure 21 de la pièce de filtre 2; l'air traverse cette pièce et arrive ainsi dans la cavité intérieure 13. De tels dispositifs de filtres sont également connus sous la dénomination de filtres à air en forme de tambours. De la cavité intérieure 13, l'air passe dans la direction principalement d'écoulement suivant l'axe longitudinal 15 dans la direc- tion de la flèche (b) selon la figure 3 pour atteindre une autre partie de conduite 32; cette partie de conduite 32 est équipée d'un débitmètre d'air 33, par exemple un débitmètre massique d'air à filtre chaud. De là, l'air arrive d'une manière non représentée dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne. Comme le montre la figure 3, le dispositif selon l'invention pour filtrer la veine de gaz qui circule, il est prévu une pièce d'étranglement 1 placée dans la cavité intérieure 13 de la pièce de filtre 2. La pièce d'étranglement 1 est représentée à la figure 1; elle possède une structure en forme de disque. La pièce d'étranglement 1 peut être réalisée par exemple en métal ou en matière plastique. L'axe principal 19 de la pièce d'étranglement 1 en forme de disque est parallèle à l'axe longitudinal 15 de la pièce de filtre comme cela apparaît à la figure 2. La pièce d'étranglement 1 est munie de nombreux passages 10 qui peuvent être réalisés sous la forme de perçages et s'étendent parallèlement à l'axe prin- cipal 19 traversant la pièce d'étranglement 1 en forme de disque. Les pas- sages les plus à l'extérieur peuvent chevaucher la périphérie extérieure 13 de la pièce d'étranglement lui donnant un contour dentelé. Le diamètre des passages 10 est de préférence plus petit que le diamètre de la pièce d'étranglement 1 suivant un rapport de plusieurs multiples. Selon un exemple de réalisation préférentiel, le diamètre des passages correspond par exemple à environ 9 mm, l'épaisseur de la pièce d'étranglement représente par exemple environ 10 mm et le diamètre de la pièce d'étranglement correspond par exemple à environ 52 mm. Le choix d'un diamètre approprié des passages 10 et le choix du nombre de passages 10 permet de définir le comportement en perte de charge de la pièce d'étranglement 1. Ce choix influence également les turbulences se développant en aval des passages. Comme le montre la figure 3, la pièce d'étranglement 1 est placée sensiblement au milieu de la longueur de la cavité intérieure 13 dans la pièce de filtre. Ainsi, la cavité intérieure est divisée en une pre- mière zone partielle 12 et une seconde zone partielle 11 communiquant par les passages 10. Les deux zones partielles sont de préférence de mê- mes dimensions. L'air qui arrive dans la direction de la flèche (a) dans le boîtier de filtre 3 ne passe plus de manière préférentielle à travers la partie arrière de la garniture de filtre 2 dans la zone partielle 12 car de là l'air peut s'écouler à travers les passages 10 fonctionnant comme des points d'étranglement en direction de la sortie 34 du boîtier de filtre 32. L'air ar- rivera bien plus à travers la partie de filtre 2 directement dans la seconde zone partielle 11 en passant principalement par la zone avant du boîtier de filtre. En plus, au niveau des passages il y aura des turbulences compensant les différences de vitesses de l'air qui débouche. La pièce d'étranglement sert d'une part à étrangler la veine d'air dans la zone partielle de la cavité intérieure de la partie de filtre, à l'opposé de celle de la sortie et d'autre part à générer des turbulences dans la veine d'air en aval des passages. Globalement, cela régularise l'écoulement de l'air dans la cavité intérieure 13 et permet de répartir l'encrassage de la pièce de filtre. On évite ainsi une trop forte dérive de la lo courbe caractéristique du capteur du débitmètre d'air 33. REVENDICATIONS 1 ) Dispositif pour filtrer un gaz traversant une conduite, notamment pour filtrer la veine d'air dans la conduite d'admission d'un moteur à combustion interne, comprenant une pièce de filtre (2) qui se place dans la pièce de conduite (3) et entoure comme une enveloppe, une cavité intérieure (13) s'étendant dans la direction longitudinale, caractérisé en ce que la cavité intérieure (13) est munie d'une pièce d'étranglement (1) comportant au moins un passage (10), et subdivisant la cavité intérieure en deux 10 zones partielles (11, 12) reliées par l'au moins un passage (10). 2 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce de filtre (2) comporte une paroi extérieure (21) et une paroi inté-15 rieure (22) et la pièce d'étranglement (1) est en forme de disque appliqué par sa surface périphérique (14) contre la paroi intérieure (22). 3 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce d'étranglement (1) est placée sensiblement au milieu de la longueur de la cavité intérieure (13) et subdivise cette cavité intérieure (13) en deux zones partielles (11, 12) sensiblement de mêmes dimensions. 4 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce d'étranglement (1) comporte un grand nombre de passages (10), en particulier des perçages réalisés de préférence parallèlement à la direction longitudinale (15) de la cavité intérieure (13) dans la pièce d'étranglement (1) . 5 ) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le diamètre des passages (10) est au moins plusieurs fois plus petit que le diamètre de la pièce d'étranglement en forme de disque (1). 6 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce d'étranglement (1) est symétrique en rotation par rapport à un axe principal (19). 7 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les passages les plus à l'extérieur (10) chevauchent la périphérie extérieure (14) de la pièce d'étranglement pour donner à la périphérie extérieure un contour dentelé. i0