Brevet FR2927396A1 — publié le 20090814

DISPOSITIF DE REGLAGE DE DEBIT VOLUMETRIQUE POUR UN MILIEU La présente invention concerne un dispositif de réglage de débit volumétrique pour un milieu, en particulier un gaz, de préférence pour un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile. On connaît des dispositifs de réglage de débit volumétrique pour des milieux, en particulier pour des gaz. Ils sont utilisés par exemple dans la technique automobile pour amener de l'air de combustion en tant que milieu au moteur à combustion interne et de ce fait réguler, acheminer ou bloquer entièrement ou partiellement le débit volumétrique. Ces dispositifs de réglage de débit volumétrique sont notamment connus pour les moteurs suralimentés, par conséquent et par exemple ceux qui, pour être suralimentés, comprennent un compresseur d'un dispositif de turbocompresseur à gaz d'échappement, afin d'amener au besoin le débit volumétrique en aval du compresseur à passer par un refroidisseur d'air de suralimentation ou près de celui-ci, ce qui est par exemple connu dans les dispositifs de dérivation connus destinés à éviter les refroidisseurs d'air de suralimentation. Cette compression fait cependant se réchauffer l'air de combustion qui est amené au moteur à combustion interne, ce qui n'est pas souhaitable dans un cas normal et nécessite un refroidissement de l'air de combustion comprimé par le refroidisseur d'air de suralimentation. Mais des états de fonctionnement du moteur à combustion interne, qui n'exigent pas un refroidissement de l'air de combustion ou dans lesquels un tel refroidissement n'est même pas souhaité, par exemple au cours d'un démarrage à froid du moteur à combustion interne ou pour l'utilisation de nouveaux carburants, en particulier régénératifs, sont également concevables. Dans la configuration de ces dispositifs de réglage de débit volumétrique, il est souhaitable de pouvoir commander le débit volumétrique le plus possible sans modification sensible de la direction ou même sans dérivation, par conséquent et notamment dans une voie d'air de suralimentation avec ou sans refroidisseur d'air de suralimentation. On connaît d'après le document DE10 2005 012 842 Al un dispositif d'aspiration d'air pour un moteur à combustion interne comprenant un dispositif à clapet de dérivation insérable, qui prévoit un clapet de dérivation qui relie un écoulement de gaz d'échappement d'un canal de recirculation des gaz d'échappement soit à un canal de refroidissement menant à un dispositif de refroidissement des gaz d'échappement soit achemine l'écoulement des gaz d'échappement dans un canal de dérivation, sans faire changer la direction de l'écoulement des gaz d'échappement. Il est désavantageux avec cette réalisation qu'un changement de direction soit certes largement évité, mais qu'une réduction efficace des bruits d'écoulement ne soit pas atteinte. L'objet de l'invention est de mettre à disposition un dispositif de réglage de débit volumétrique pour un milieu, en particulier un gaz, pour les domaines d'utilisation précédemment décrits, qui évite ces inconvénients et permet en outre une réduction efficace des bruits provoqués par l'écoulement. On vise simultanément à obtenir une construction peu onéreuse et exigeant moins d'espace de construction. Un dispositif de réglage de débit volumétrique pour un milieu, en particulier un gaz, de préférence pour un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, est proposé à cet effet, comprenant un boîtier et un élément de réglage disposé de manière à pouvoir être amené en rotation dans le boîtier. Il est prévu dans ce cas que l'élément de réglage comprenne au moins un volume creux agissant comme un volume de résonateur. On connaît des cavités résonantes en tant que telles. Celles-ci peuvent par exemple agir selon l'effet de Helmholtz, un volume de résonateur communiquant avec un autre volume et agissant comme résonateur dans des plages ou bandes de fréquence définies. Il est prévu dans un mode de réalisation que le volume creux comprenne au moins une voie de communication du milieu. Une voie de communication de milieu est dans ce cas une voie, par exemple une ouverture, qui relie le volume creux à un autre volume, en particulier à un volume entourant celui-ci, de sorte que les volumes peuvent communiquer l'un avec l'autre. L'élément de réglage est conçu de préférence sous forme d'un élément cylindrique, par conséquent comme celui dont le contour repose sur une ligne fermée. Les éléments de réglage connus dans l'état de la technique sont conçus de manière sensiblement plate sous forme de clapets. Ici cependant, l'élément de réglage est conçu sous forme d'un élément cylindrique afin de résoudre de manière particulièrement avantageuse les problèmes posés grâce à cette conception particulière. De préférence, l'élément cylindrique est un profil extrudé ou comprend celui-ci. Le contour extérieur cylindrique, suivant par conséquent une ligne fermée, peut dans ce cas être obtenu très facilement et de manière constante. Une production peu onéreuse constituée de sections longitudinales d'un profil extrudé peut dans ce cas s'effectuer de manière particulièrement avantageuse, les sections longitudinales étant dimensionnées de sorte qu'elles présentent la hauteur de construction de l'élément cylindrique. L'élément cylindrique est dans ce cas conçu de préférence de sorte qu'il comprend un plan en forme de secteur de cercle, et est par conséquent un élément qui est sensiblement en forme de secteur de cercle ou, de manière particulièrement préférée, en forme de demi- cercle. Le centre du cercle, à partir duquel le secteur de cercle est formé, forme dans ce cas l'axe de rotation autour duquel l'élément de réglage peut tourner. Lors de la réalisation de l'élément cylindrique sur un plan en forme de demi-cercle, l'axe de rotation, autour duquel l'élément de réglage est monté de manière rotative, se situe au centre du diamètre. L'élément cylindrique est dans ce cas conçu de préférence sous forme d'un élément creux entourant le volume creux. Le volume creux est par conséquent entouré de tous côtés par l'élément cylindrique. L'élément creux comprend la au moins une voie de communication de milieu déjà décrite. Celle-ci est par exemple disposée, lors de la réalisation de l'élément cylindrique, sur un plan en forme de demi-cercle dans une paroi latérale plate de l'élément creux, qui est réalisée sur le diamètre. La voie de communication de milieu peut dans ce cas être prévue par exemple sous forme d'un simple passage à travers la paroi ou suivant une réalisation tubulaire, de préférence celle qui est tournée vers l'intérieur du volume creux, afin de ne pas produire pour sa part des bruits d'écoulement dus au milieu s'écoulant côté extérieur. L'élément creux comprend au moins une section de paroi qui agit comme un clapet de fermeture et/ou de réglage. L'action de réglage ou de fermeture n'est pas nécessairement réalisée entièrement par l'élément creux, et/ou entièrement par l'élément cylindrique, mais à chaque fois par une section de paroi. La section de paroi réalise dans ce cas la modification du volume à l'intérieur du boîtier dans lequel l'élément de réglage est disposé de manière rotative, et notamment la modification du volume par rapport à au moins deux sorties à travers lesquelles le débit volumétrique peut être acheminé, en fonction de la position de l'élément de réglage. De préférence, la voie de communication de milieu est formée par au moins un passage traversant de l'élément de réglage et/ou au moins une fente de bord de l'élément de réglage par rapport au boîtier et/ou par rapport à un couvercle de l'élément de réglage et/ou par rapport à un fond de l'élément de réglage. Dans ce cas, le passage, comme cela a déjà été précédemment décrit, est disposé dans une paroi de l'élément de réglage, par exemple la section de paroi. De la même manière, il est possible de ne pas fermer l'élément de réglage de tous côtés de manière étanche par rapport au boîtier, mais de prévoir au moins une fente de bord, par exemple en haut ou en bas, conçue de préférence de telle sorte que la fermeture étanche de l'une et/ou de l'autre sortie ne soit pas altérée en fonction de la position de l'élément de réglage à l'intérieur du boîtier. Un élément de paroi non parallèle sur toute la longueur à l'axe de rotation, qui forme ou comprend la fente de bord en haut ou en bas entre l'élément de paroi et le boîtier grâce à cette construction raccourcie, s'avère intéressant pour réaliser la fente de bord. Dans une réalisation préférée, il est prévu que le boîtier présente sensiblement une forme de Y. Le fait de réaliser l'accès et les sorties sous forme d'un Y garantit qu'aucun changement de direction ou au moins aucun changement de direction sensible du débit volumétrique ne se produise en fonction de la position de l'élément de réglage. Il est dans ce cas possible de fermer entièrement une sortie et d'ouvrir entièrement l'autre ou inversement, sans que le débit volumétrique ne change sensiblement sa direction. Cela évite ainsi de manière avantageuse des bruits d'écoulement, tels qu'ils sont produits par des tourbillonnements engendrés lors de déviations. La réalisation du boîtier en forme de Y permet de maintenir le débit volumétrique sensiblement laminaire même lors du réglage de l'élément de réglage. Dans un mode de réalisation préféré, le dispositif de réglage de débit volumétrique est conçu comme un dispositif de réglage de débit volumétrique d'air de suralimentation, par conséquent un dispositif de réglage qui achemine l'air de suralimentation pour le moteur à combustion interne en fonction de la position de l'élément de réglage à travers différents courants d'air, par exemple une fois à travers un refroidisseur d'air de suralimentation et une fois en passant devant le refroidisseur d'air de suralimentation en direction du conduit d'aspiration. Dans ce cas, il est non seulement possible d'acheminer l'air de suralimentation, en particulier en aval d'un compresseur comme par exemple un agencement de turbosoufflante à gaz d'échappement ou un compresseur, respectivement entièrement soit en passant par le refroidisseur d'air de suralimentation ou à travers la dérivation du refroidisseur d'air de suralimentation, mais également d'acheminer l'air de combustion de manière progressivement croissante à travers le refroidisseur d'air de suralimentation de façon proportionnelle avec un réchauffement croissant du moteur à combustion interne. Le dispositif de réglage de débit volumétrique peut également comprendre une seconde chambre de résonateur dans le boîtier. D'autres bandes de fréquence peuvent ainsi être amorties ou supprimées de manière avantageuse. De préférence, la seconde chambre de résonateur est conçue comme un volume annulaire disposé dans un accès du boîtier autour d'un tube intérieur. Le boîtier présente l'accès à travers lequel pénètre le débit volumétrique. Dans l'accès, le débit volumétrique est guidé dans un tube qui fait saillie dans le boîtier, à savoir dans un volume intérieur du boîtier. Le boîtier est élargi dans la zone de l'accès autour de ce tube intérieur, de sorte que cela crée un volume entre le tube intérieur (à savoir sa face extérieure) et le boîtier (à savoir une paroi intérieure du boîtier) qui entoure de manière annulaire le tube intérieur et communique avec le volume intérieur restant du boîtier, et est notamment ouvert en direction de celui-ci. Le contour extérieur du volume annulaire ne nécessite pas dans ce cas d'être en forme d'anneau de cercle, il suffit que le volume annulaire entoure le tube intérieur. Des modes de réalisation sont prévus en outre, qui comprennent au moins un autre volume de résonateur. Le dispositif de réglage de débit volumétrique peut de ce fait comprendre un, deux, trois volumes de résonateur ou plus, de sorte qu'une pluralité de bandes de fréquence, notamment de bruits d'écoulement, peuvent être traitées. D'autres modes de réalisation avantageux découlent des sous-revendications et de leurs combinaisons. L'invention est expliquée plus en détail par la suite en s'appuyant sur des exemples de réalisation et des figures, sans cependant être limitée à ceux-ci. On peut voir sur les figures que : la figure 1 illustre une coupe transversale à travers un dispositif de réglage de débit volumétrique ; et la figure 2 illustre une coupe longitudinale à travers le dispositif de réglage de débit volumétrique. La figure 1 illustre un dispositif de réglage de débit volumétrique 1 doté d'un accès 2 et de deux sorties 3, à savoir une première sortie 4 et une seconde sortie 5. Le dispositif de réglage de débit volumétrique comprend un boîtier 6, doté d'un espace intérieur de boîtier 7, qui est ouvert vers l'extérieur à travers l'accès 2 et les sorties 3 et un débit volumétrique V pénétrant au niveau de l'accès 2, et, en fonction de la position d'un élément de réglage 8 disposé dans le boîtier 6, étant réparti sur les sorties 3. Le boîtier 6 comprend sensiblement une forme de Y 38, l'accès 2 formant le pied du Y et les sorties 3 les branches du Y. L'accès 2 est conçu sous forme d'une bride 9, dotée d'un tube intérieur 10 qui fait légèrement saillie dans l'espace intérieur de boîtier 7. Le tube intérieur 10 est entouré de manière annulaire par l'espace intérieur de boîtier 7 dans la zone du tube intérieur 10, de sorte que cela produit un volume annulaire 11 entourant annulairement le tube intérieur 10. Entre l'accès 2 d'une part et les deux sorties 3 d'autre part, par conséquent en quelque sorte au centre des structures en Y du boîtier 6, est conçu, dans l'espace intérieur de boîtier 7, l'élément de réglage 8 sous forme d'un élément cylindrique 12, qui comprend un plan en forme de demi-cercle. L'élément cylindrique 12 entoure un volume creux 14 et est par conséquent conçu comme un élément creux 15. Le volume creux 14 communique par l'intermédiaire d'une voie de communication de milieu 16 avec un volume intérieur de boîtier 17 à l'intérieur de l'espace intérieur de boîtier 7. La voie de communication de milieu 16 est conçue comme des passages 18 dans une paroi 19, à savoir une section de paroi rectiligne 20, entourant l'élément creux 15 pour réaliser l'élément cylindrique 12. La section de paroi rectiligne 20 passe à travers un centre 21 d'un cercle imaginaire, à partir duquel le plan en forme de demi-cercle 13 de l'élément cylindrique 12 est formé. A travers le centre 21 s'étend un axe de rotation 22 autour duquel l'élément de réglage 8, à savoir notamment l'élément cylindrique 12, est monté de manière à pouvoir tourner dans le boîtier 6. La section de paroi rectiligne 20 est dans ce cas une section de paroi 23 qui agit comme un clapet de fermeture et/ou de réglage, en ce que, en fonction de la position de l'élément de réglage 8, elle achemine le débit volumétrique V provenant de l'accès 2 dans la première sortie 4 et bloque dans ce cas la seconde sortie 5, comme cela est représenté, ou inversement, achemine le débit volumétrique V dans la seconde sortie 5 et bloque dans ce cas la première sortie 4 (non représentée), ou bien divise le débit volumétrique V de façon proportionnelle entre les deux sorties 3, en permettant le passage du débit volumétrique V de façon proportionnelle dans les deux sorties 3. Le volume creux 14 à l'intérieur de l'élément creux 15 agit comme un volume de résonateur 39, à savoir comme une chambre de résonateur 25, sachant qu'il communique par l'intermédiaire des passages 18 en tant que voie de communication de milieu 16 avec le débit volumétrique V qui s'écoule dans le volume intérieur de boîtier 17 en passant devant la voie de communication de milieu 16. La chambre de résonateur 25 est dans ce cas conçue de manière à au moins en partie supprimer, à peu prés selon le principe de Helmholtz, les bruits parasites se trouvant dans une bande de fréquence dus à l'écoulement du débit volumétrique V, les résonances en opposition de phase produites et ainsi les bruits parasites et/ou les bruits d'écoulement du débit volumétrique V dans cette bande de fréquence. De préférence, le volume annulaire 11 forme une seconde chambre de résonateur 26 qui autorise, en liaison avec la chambre de résonateur 25 à l'intérieur de l'élément creux 15, une suppression à large bande de bruits parasites et/ou de bruits d'écoulement du débit volumétrique V. Le dispositif de réglage de débit volumétrique 1 agit par conséquent par l'intermédiaire de l'élément de réglage 8 avec son volume creux 14 et éventuellement avec la seconde chambre de résonateur 26 non seulement pour commuter ou actionner le débit volumétrique V, mais en outre comme élément destiné à la diminution acoustique du débit volumétrique V pendant la traversée du système d'acheminement non représenté ici et du dispositif de réglage de débit volumétrique 1. De préférence, le dispositif de réglage de débit volumétrique 1 comme dispositif de réglage de débit volumétrique d'air de suralimentation 27 est disposé dans une dérivation non représentée ici d'un refroidisseur d'air de suralimentation non représenté ici d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile. La figure 2 illustre une coupe longitudinale à travers le dispositif de réglage de débit volumétrique 1 à hauteur de la paroi 19 également découpée en longueur, découpée sur son axe de rotation 22 dans la zone de la section de paroi rectiligne 20. L'élément de réglage 8 est fermé en haut par un couvercle 28, qui sert simultanément en tant que stabilisation 29 de l'élément cylindrique 12. Le couvercle 28 sert en outre à loger un logement 30 ainsi qu'un arbre 31 guidé à travers le logement 30, relié de manière solidaire en rotation à l'élément de réglage 8, lequel arbre, à nouveau relié de manière solidaire en rotation à un levier d'actionnement 32, sert à amener en rotation l'élément de réglage 8 dans son axe de rotation 22 (les actionneurs correspondants ne sont pas représentés ici). L'élément cylindrique 12 est fermé en bas de manière sensiblement plane par un fond 33 ; l'arbre 31 est soit formé de manière continue soit interrompu dans la zone de l'élément cylindrique 12 et prolongé dans la zone du fond 33, de telle sorte qu'un tourillon d'arbre 34 se met en prise dans un logement de face inférieure 35, qui est à nouveau disposé dans le boîtier 6. De cette façon, l'élément de réglage 8 peut être amené librement en rotation avec le moins de frottement possible. Un ressort hélicoïdal 36 peut être prévu dans la zone du logement 30 pour ramener l'élément de réglage 8 dans une position de départ définie souhaitée, lequel ressort ramène l'élément de réglage 8 dans une position de départ souhaitée lorsque le levier d'actionnement 32 n'est pas actionné. La section de paroi rectiligne 20 comprend, pour créer une voie de communication de milieu 16, les passages 18 par l'intermédiaire desquels un débit volumétrique s'écoulant devant, non représenté ici, communique avec la section de paroi plane 20 dans le volume creux 14 non visible en raison de la représentation et agit dans ce cas comme une chambre de résonateur 25. Entre le couvercle 28 et la section de paroi rectiligne 20 peuvent être conçues d'autres ouvertures 36 sous forme de fentes de bord 37, en plus ou bien en lieu et place des passages 18, pour créer ou augmenter la voie de communication de milieu 16. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de réglage de débit volumétrique (1) pour un milieu, en particulier un gaz, de préférence pour un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, comprenant un boîtier (6) et un élément de réglage (8) disposé de manière à pouvoir être amené en rotation dans un boîtier (6), caractérisé en ce que l'élément de réglage (8) comprend au moins un volume creux (14) agissant comme un volume de résonateur (39) 2. Dispositif de réglage de débit volumétrique (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volume creux (14) comprend au moins une voie de communication de milieu (16). 3. Dispositif de réglage de débit volumétrique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de réglage (8) est conçu sous forme d'un élément cylindrique (12). 4. Dispositif de réglage de débit volumétrique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément cylindrique (12) est ou comprend un profil extrudé. 5. Dispositif de réglage de débit volumétrique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément cylindrique (12) comprend un plan en forme de secteur de cercle. 6. Dispositif de réglage de débit volumétrique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément cylindrique (12) est conçu comme un élément creux (15) entourant le volume creux (14). 7. Dispositif de réglage de débit volumétrique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément creux (15) comprend au moins une section de paroi (23) qui agit comme un clapet de fermeture et/ou de réglage (24). 8. Dispositif de réglage de débit volumétrique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la voie de communication de milieu (16) est formée par au moins un passage traversant (18) de l'élément de réglage (8) et/ou au moins une fente de bord (37) de l'élément de réglage (8) par rapport au boîtier (6) et/ou par rapport à un couvercle (28) et/ou par rapport à un fond (33) de l'élément de réglage (8). 9. Dispositif de réglage de débit volumétrique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boîtier (6) comprend sensiblement une forme de Y (38). 10. Dispositif de réglage de débit volumétrique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est réalisé en tant que dispositif de réglage de débit volumétrique d'air de suralimentation (27). 11. Dispositif de réglage de débit volumétrique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est conçu comme un dispositif de réglage de débit volumétrique d'air de suralimentation (27) dans une dérivation d'un refroidisseur d'air de suralimentation du moteur à combustion interne du véhicule automobile. 12. Dispositif de réglage de débit volumétrique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par une seconde chambre de résonateur (26) disposée dans le boîtier (6). 13. Dispositif de réglage de débit volumétrique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la seconde chambre de résonateur (26) est conçue comme un volume annulaire (11) disposé dans un accès (2) du boîtier (6) autour d'un tube intérieur (10).