Brevet FR2487432A1 — publié le 19820129

La présente invention concerne un filtre de type nouveau, pour le réchauffage et le filtrage simultanés du carburant injecté dans un moteur à combustion interne. L'invention concerne plus particulièrement les moteurs Diesel, qui consomment du gasoil. Il est connu que les modes de raf- finage actuels aboutissent à des qualités de gasoil à haute teneur en paraffine. La température à laquelle le gasoil commence à figer se situe entre 00C et - 20C, suivant la provenance du gasoil. Etant donné que le gasoil fige à une température proche de 00C, température extérieure assez fréquente en dehors de la saison d'été, il en résulte un accroissement des difficultés de démarrage des moteurs Diesel, ainsi que des problèmes d'alimentation en cours de fonctionnement pour les camions routiers ou les engins de tra- vaux publics. On a remarque que les difficultés apparaissaient en particu- lier lorsqu'après un séjour plus ou moins long d'un véhicule à moteur Diesel dans une atmosphère à basse température le circuit d'alimen- tation en gasoil contient un taux important de paillettes ou de cristaux de paraffine ayant tendance à s'agglomérer en rencontrant un barrage qu'ils ne peuvent pas franchir. Le filtre et le préfil- tre du circuit de gasoil constituent deux barrages qui, du fait de leurs fonctions, engendrent un blocage dans l'écoulement du gasoil dès que les paillettes se sont accumulées devant l'élément filtrant. Il en résulte alors l'apparition d'une perte de charge ne permettant plus d'atteindre le débit d'alimentation minimum nécessaire à la pompe d'injection. L'invention a pour but de pallier les inconvénients préci- tés en limitant l'accumulation des paillettes de paraffine rendant les démarrages difficiles, et posant m8me des problèmes en cours de journée par temps froid. Un filtre suivant l'invention, destiné au filtrage et au ré- chauffage du carburant avant l'injection sur un moteur à combustion interne, est muni d'un corps qui renferme un élément filtrant annu- laire à travers lequel la circulation du carburant a lieu, globale- ment, dans le sens radial, et il est caractérisé en ce que des élé- ments chauffants sont prévus d'une part dans le conduit axial du corps, et d'autre part à l'intérieur de la paroi périphérique du corps. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, l'un au moins des éléments chauffants est constitué par une résis- tance électrique. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, le circuit électrique d'alimentation de la résistance comprend un interrupteur thermostatique sensible à la température du carburant. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, la résistance électrique est prévue pour ëtre alimentée soit à par- tir du circuit électrique à basse tension d'un véhicule, soit à par- tir du secteur électrique d'un immeuble. Suivant une variante de l'invention, l'un au moins des élé- ments chauffants est constitué par un serpentin en cuivre permettant la circulation dans le filtre de l'eau chaude du radiateur. Suivant une autre variante de l'invention, l'au au moins des éléments chauffants est constitué par un serpentin en acier inoxyda- ble permettant la circulation dans le filtre des gaz d'échappement du moteur. Suivant une autre variante de l'invention, l'un au moins des éléments chauffants est constitué par un tube de cuivre qui traverse axialement le corps de filtre en permettant la circulation dans le filtre de l'eau chaude du radiateur. Suivant une autre variante de l'invention, l'un au moins des éléments chauffants est constitué par un tube en acier inoxydable qui traverse axialement le corps de filtre en permettant la circula- tion dans le filtre des gaz d'échappement. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention. 3o - Figure 1 est une vue latérale simplifiée d'un moteur équi. pé d'un filtre suivant l'invention. - Figure 2 est une vue d'un filtre suivant l'invention, en section suivant un plan vertical, et en représentation schématique. - Figure 3 est une section III-III (fig4). - Figure 4 est une section IV-IV (fig 3). - Figure 5 est une section V-V (fig 4). - Figure 6 est une section VI-VI (fig 7). - Figure 7 est une section VII-VII (fig 6), en variante. - Figure 8 est une vue en section axiale schématique d'un filtre suivant une variante de l'invention. On a représenté sur la figure 1 un moteur Diesel équipé d' un filtre 1 suivant l'invention, en remplacement du préfiltre et du m filtre montés sur les systèmes d'Lnjection de gasoil. Le filtre 1 est pourvu d'un syestme de raccord rapide permettant sa. pose sur les canalisations entre la pompe d'injection 2 et le réservoir. Le filtre 1 est muni d'un corps 4 qui renferme un élément filtrant annulaire 3. Cet élément filtrant est d'une finesse suffi- sante pour remplacer les filtres montés d'origine sur le moteur, et il peut être démonté par le bas, la cavité principale du corps 4 étant fermée par -un couvercle inférieur 5 qui est de préférence en verre transparent. Il est avantageux d'avoir facilement accès à l' élément filtrant, pour procéder à son échange, pour éliminer les impuretés re+enues, etc... (voir fig 3). L'orifice d'entrée 6 du filtre s'ouvre dans un conduit ra- dial aménagé dans le fond du corps 4, ce conduit radial 7 débouchant lui-m me dans un conduit annulaire 8 délimité entre le passage cy- lindrique axial de l'élément filtrant 3 et un tube 9 utilisé pour assurer la fixation du couvercle 5. L'orifice de sortie 10 du filtre s'ouvre directement dans la cavité principale 11 du corps 4 (fig 4), dans une direction ra- diale décalée de 90 par rapport à l'orifice d'entrée 6. Cette architecture d'ensemble, qui est en elle-m8me connue, conduit à la circulation du gasoil figurée par les flèches 12 de la figure 2. Un orifice de vidange 13 s'ouvrant dans la cavité principale 11 au niveau du couvercle 5, et obturé en temps normal par un bou- chon 14, permet l'élimination de l'eau contenue dans le circuit(fig 3). Le couvercle 5 peut également porter un orifice de dégazage non représenté et utilisé comme soupape de sécurité en cas de mauvais fonctionnement du système électrique, pour le cas o une surchauffe du gasoil entraînerait une montée en pression. Suivant l'invention, le filtre renferme plusieurs surfaces d'échanges thermiques permettant un apport de calories au gasoil en transit entre le réservoir du véhicule et la pompe d'injection. Ces surfaces sont constituées d'une part par la surface externe du tube 9, et d'autre part par le surface cylindrique interne 15 du corps 4. Parallèlement, des éléments chauffants ont été disposés d'une part à l'intérieur du tube 9, et d'autre part dans une chambre annulaire externe 16 du corps 4 -Dans le cas de l'exemple illustré sur les fi- gures 3 à 5, ces éléments chauffants sont constitués par des résis- tances électriques 17 et 18. La résistance 17 est du type "crayon", tandis que la résistance 18 est en spirale, ces résistances étant l'une comme l'autre noyées dans une poudre métallique très conduc- trice de la température 19. On peut utiliser soit des résistances alimentées sous une tension de 24 volts, correspondant à la tension continue d'un véhi- cule, soit des résistances alimentées sous une tension de 220 volts, correspondant à la tension alternative du secteur électrique des ha- bitations. Dans ce dernier cas, on a la possibilité de réchauffer le gasoil au moment du démarrage du véhicule sans décharger les bat- teries de celui-ci, ce qui est appréciable. Dans le cas de l'exemple illustré sur les figures 6 et 7, l'élément chauffant placé à l'intérieur de la chambre annulaire 16 est constitué par un serpentin 20. On peut utiliser soit un serpen- tin en cuivre dans lequel on fait circuler le liquide du circuit de refroidissement du moteur, soit un serpentin en métal inoxydable dans lequel on fait circuler les gaz d'échappement du moteur. Mans le cas de l'exemple illustre sur la figure 8, l'élé- ment chauffant placé à l'intérieur du tube 9 est constitué par un conduit 21 dans lequel on peut faire circuler soit le liquide du circuit de refroidissement, soit les gaz d'échappement. D'une manière générale, on peut réaliser le réchauffage du filtre en combinant diverses sources de chaleur pouvant se trouver soit sur le véhicule lui-même (batterie d'accumulateurs, liquide de refroidissement, gaz d'échappement), soit à l'extérieur du véhicule (réseau électrique d'un bâtiment, etc...), certaines de ces sources étant utilisées seulement pour le démarrage, alors que les autres sont utilisées en permanence. De préférence, on utilise en outre un thermostat 21 pour as- surer une régulation de la température du gasoil à l'intérieur du corps du filtre, de fa9on que la température reste peu différente de 201C, qui est une température idéale de filtrage. Le thermostat 21 peut être placé sur le c8té du corps (fig 4), dans un bossage 22 utilisé pour le montage des bornes électriques de raccordement des résistances. Lorsqu'on utilise comme source de chaleur le circuit de fluide de refroidissement du moteur ou le circuit des gaz d'échap- pement, on remplace le thermostat électrique par une vanne thermos- tatique agissant sur la section de passage des fluides circulant dans les serpentins. Le fonctionnement est le suivant: Le réchauffage du gasoil permet de rendre ce dernier parfai- tement filtrable, l'échauffement du gasoil au niveau du filtre étant suffisant pour permettre de supprimer complètement l'accumulation des paillettes de paraffine. Les paillettes de paraffine fondent au fur et à mesure du passage du gasoil dans le filtre, et ce aussi bien au moment du démarrage que pendant toute la durée du fonction- nement du moteur. On note que le filtre suivant l'invention agit à des températures o le gasoil est seulement figé, c'est-à-dire o il reste encore assez liquide pour pouvoir circuler dans des con- duits de section relativement forte, mais o les paillettes de paraf- fine obstruent les pores très fines des éléments filtrants. On ne sortirait pas du domaine de l'invention en effectuant quelques modifications de détail à partir de la même structure de base. On peut par exemple déplacer légèrement la résistance crayon en la logeant en 171 (fig 7), à une certaine distance du tube de ser- rage central 23. Cette disposition facilite le démontage de ladite résistance. On peut aussi loger à l'intérieur du couvercle 5 aménagé à cet effet une rondelle 24, de préférence de couleur vive, par exem- ple rouge, cette rondelle étant d'une densité intermédiaire entre 1' eau et la gasoil de façon à flotter à la surface de séparation des deux liquides, pour signaler la présence d'eau. Pour faciliter l'évacuation de l'eau, on peut prévoir une purge 25 obturable par une vis pointeau 26. Enfin, le corps 4 de l'appareil sera de préSférence en alumi- nium, tandis que la pièce de serrage 27 constituant la partie basse du couvercle sera en polycarbonate. REVEDICATIONS 1. Filtre destiné au filtrage et au réchauffage du carburant avant l'injection sur un moteur à combustion interne, muni d'un corps qui renferme un élément filtrant annulaire à travers lequel la circulation du carburant a lieu, globalement, dans le sens ra- dial, caractérisé en ce que des éléments chauffants sont prévus d' une part dans un conduit axial du corps, et d'autre part à l'inté- rieur de la paroi périphérique du corps. 2P Filtre suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'un au moins de ces éléments chauffants est constitué par une ré- sistance électrique. 5. Filtre suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit électrique d'alimentation de la résistance comprend un interrupteur thermostatique sensible à la température du carburant. 4. Filtre suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la résistance électrique est prévue pour gtre alimentée soit à partir du circuit électrique à basse tension d'un véhicule, soit à partir du secteur électrique d'un immeuble. 5. Filtre suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'un des éléments chauffants est constitué par un serpentin en cui- vre permettant la circulation dans le filtre de l'eau chaude du ra- diateur. 6. Filtre suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'un des éléments chauffants est constitue par un serpentin en acier inoxydable permettant la circulation dans le filtre des gaz d'échap- pement du moteur. 7. Filtre suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'un des éléments chauffants est constitué par un tube de cuivre qui traverse axialement le corps de filtre en permettant la circulation dans le filtre de l'eau chaude du radiateur. 8. Filtre suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'un des éléments chauffants est constitué par un tube en acier inoxydable qui traverse axialement le corps de filtre en permettant la circulation dans le filtre des gaz d'échappement.