Brevet FR2564147A1 — publié le 19851115

Les problèmes et inconvénients dûs au démarrage et au fonctionnement des moteurs DIESEL par temps froid sont bien connus. Ces problèmes et inconvénients qui peuvent aller jsuçu'à la panne, sont la conséquence de phénomènes liés au figeage (haute viscosité), et au parafinage du gazole i basse température, qui entraient le colmatage des filtres (seuil de filtrabilité), et l'arrat des pompes d'alimentation ou d'injection (seuil de pompabilité). L'invention se propose donc de régler principalement ces problèmes de défigeage et de filtration. Pour résoudre ces problèmes on a déjà pensé à mélanger au gazole froid d'autres carburants plus légers (par exm- pie "Super Carburant"), ou des additifs chimiques, qui ne sont pas sans inconvénients. On a aussi proposé de réchauffer le gazole froid, en amont du filtre et de la pompe, par action d'une source de chaleur appropriée. On connaît également l'adjonction d'une résistance électrique isolée, pilotée thermostati quement, introduite dans le filtre principal. On a aussi, enfin, proposé d'utiliser comme source de chaleur, le surplus de gazole chaud revenant des cir cuits de pompage ou d'injection, vers le réservoir général de gazole, en réinjectant tout ou partie de ce gazole chaud en amont du filtre principal grâce à un système de régulation theriostatique. L'invention utilise la même source de chaleur que dans ce dernier cas, mais, au lieu de récupérer les calo ries du gazole de retour on le réinjectant en amont du filtre principal, dans le circuit même d'arrivée du gazole froid, et on le mélangeant directement en totalité ou partiellement à celui-ci, éventuellement par le jeu complexe d'électrovannes de réglage, on fait arriver le gazole chaud de retour dans un nouveau filtre secondaire dit préfiltre défigeur-fluidifieur situé on amont du filtre principal et dans lequel arrive le gazole froid venant du réservoir, et ce, sans mélanger directement les gazole chaud, et froid à réchauffer, mais en utilisant un système d'échangeur thermique entre les flux de gazole retour et de gazole aller. Ce nouveau dispositif selon l'invention a simultané- ment un autre rôle, qu'on ne retrouve pas dans la technique antérieure, qui est celui de préfiltrer le gazole froid à réchauffer, de sorte que dans la suite du circuit, il arrive au filtre principal du gazole, préfiltré, épuré, et réchauffé, d'où une amélioration considérable des phé noumènes de pompabilité et de filtrabilité, la disparition des phénomènes origine de pannes, déjà cités, et une amélioration du pouvoir de combustion du rendement optimum du moteur, et économie sensible de consommation de carburant. Dans un premier mode de réalisation, le gazole réchauffeur de retour, après avoir rétrocédé, par échange thermique, ses calories au gazole froid venant du réservoir, est renvoyé, refroidi, mais encore suffisamment chaud, au réservoir lui-même. Dans un second mode de réalisation, qui est le cas particulier d'utilisation dans le circuit du gazole, d'un compteur de consommation, le gazole de retour qui a rétro- cédé ses calories dans le préfiltre défigeur, est renvoyé non pas au réservoir mais en aval du compteur de consomration. Dans tous les cas, et grâce au nouveau préfiltre defigeur, fluidifieur, échangeur de calories selon l'in- Invention, le gazole de retour est tempéré et, ce qui est très important, l'émulsion produite par le brassage dans le système d1injection est "calmée" de sorte que le gazole peut être réinjecté, dans de bonnes conditions, à température tempérée. Il est prévu, bien entendu, que le pouvoir filtrant du préfiltre selon l'invention est inférieur à celui du filtre principal situé en aval dans le circuit de circulation du gazole, puisçu'il n'a pas le même rôle, et qu'il remplit des fonctions complémentaires distinctes. L'invention prévoit enfin, dans des buts d'épuration, des dispositions spéciales de décantation (impuretés et particules d'eau) dans le préfiltre conforme à l'invention, ce qui simplifie le rôle et améliore les capacitds de travail du filtre principal disposé en aval, et lui permet par conséquent de fonctionner dans de bien meilleures conditions. La concentration dans tir même appareil de fonctiona nouvelles, de défigeage par changeur thermique à l'aide du gazole chaud de retour, de préfiltration, de régula- tion de l'émulsion du gazole brases par l'injection. et de décantation avant arrivée du gazole au filtre princi- pal, n'était pas évidente, et révèle bien une activité inventive indéniable, et ce, d'autant plus, qu'une telle concentration génératrice d'amélioration considérable de fonctionnement des moteurs DIESEL, est obtenue A laide d'un dispositif nouveau, de construction simple et non onéreuse, d'entretien facile, à éléments composents facilement amovibles et réparables, exempt de pannes puisque mécaniquement non compliqué, et facile à poser sur toutes les installations DIESEL existantes, lesdits moyens n'ayant jamais été réunis on combinés dans la technique antérieure, de la même manière, selon un iême fonctionne- ment, en vue d'obtenir un même résultat. D'autres poarticularitée et avantages mpparaitront au coure de la description qui va suivre, de différecte modes de réalisastion de mise en @euvre de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs La fig. 1 est le sobéma général d'un circuit de diso tribution de gazole dans un moteur DIESEL équipe d'une installation conforme à l'invontioin. La fig. 2 est un schéma analogue dans lequel est monté, de plus, un compteur de consommation. La fig. 3 est un schéma en élévation et en coupe d'un préfiltre défigeur-fluidifieur-réchauffeur, conforme à l'invention. Dans le mode de réalisation de la fig. 1, on voit en 1 la batterie du véhicule, en 2 l'interrupteur de contact, en 3 l'interrupteur de marche, en 4 un relais, en 5 une sonde extérieure de mise en route à 30C, et en 6 le préfiltre conforme à l'invention. Une sonde de coupure 7 (45éC - 35 C) et un élément de chauffe 8 (résistance électrique connue) peuvent être complémentairement mais non obligatoirement raccordés sur le préfiltre 6. La sonde 7 est elle-même reliée i la sonde 3 et au relais 4, tandis que l'élément de chauffe 8 est relié au relais 4 et à la masse. On voit en 9 le réservoir général de gazole relié par une canalisation 10 à une entrée 11 dans le poréfiltre. On voit en 12 la sortie du gazole qui a été préfilitré, défié, décanté, épuré, et réchauffé. Une canalisation 13 relie cette sortie à la pompe d'alimentation 14 laquelle est reliée par une canalisation 13 à la batterie des deux filtres principaux 16 et 17. Par une canalisation 18, ces filtres principaux sont reliés à la pompe d'injection 19 associée à un régulateur 20. On voit en 21 le départ des-circuits haute pression reliés individuellement aux différents injecteurs tels que 22. Les circuits de retour pompage 23 et injection 24 aboutis sent à une canalisation conaune 25 reliée a une entrée 26 du préfiltre 6, raccordée intérieurement comme on le verra plus loin en regard de la fig. 3, à un chan- geur thermique du type serpentin hilicoXdal aboutissant a son autre extrémité, i une autre sortie 27 reliée u une canalisation 28, qui ramène le gazole refroidi mais encore relativement chaud, au réservoir général 9. Le circuit de gazole est ainsi bouclé. Dans le mode de réalisation de la fig. 2, on retrouve les mêmes éléments sous les mêmes chiffres de référence. Cependant on voit en plus, ce qu'il est courant maintenant de trouver dans les moteurs DIESEL, c'est-à-dire un compteur de consommation 29, inséré entre le préfiltre 6 et la pompe d'alimentation 14. Dans ce cas, la canalisation 13 venant de la sortie 12 est reliée à l'entrée 30 du compteur. A la sortie 31 du compteur sont raccordées, d'une part une canalisation 32 venant de la sortie 27 du préfiltre (sortie de l'échangeur thermique) et une canalisation 33 allant à la pompe d'alimentation 14. On voit donc que le gazole de retour refroidi, est renvoyé à la sortie du compteur 29 et non plus au réservoir 9 comme dans le cas de la fig. 1. Mai par ailleurs tout le reste de l'installation est identique à celui décrit en regard de la fig. 1. Le détail du préfiltre 6 conforme à l'invention, apparatt clairement à l'examen de la coupe en élévation de la fig. 3. On y retrouve l'entrée 26 et la sortie 27 déjà décrites, raccordées intérieurement par le serpentin hilicoidal 34 jouant le rôle d'échangeur thermique r- chauffeur, oarcouru par le gazole chaud revenant du circuit "pompage-injection". Le gazole froid venant du réservoir général 9 arrive on 11 et ressort en 12 après avoir été réchauffé, dirigé, épuré, décanté. L'entrée 11 est à gauche et la sortie 12 à droite, à l'inverse des fig. 1 et 2, mai cela ne change rien à la démonstration. Le préfiltre 6 se compose essentiellement d'une cuve 35 pourvue à sa partie supérieure d'un couvercle 36 (dans lequel sont aménagées les entrée ll et sortie 12), et à sa partie inférieure d'un récipient décanteur-épurateur 37 réalisé en matériau transparent (récupération des particules d'eau, impuretés diverses, etc . ) Ce récipient décanteur, raccordé sur le fond de la cuve 33 par un joint torique 38, est pourvu dtune tige axiale 39 solidaire du fond 37a.La partie supérieure de la tige est filetée en 39a et vissée dans une pièce intermédiaire 40 elle-même solidaire du fond de cuve 33. L'ex- trémie filetée 39a déborde largement les nécessités de sa fixation en fond de cuve, pour être assujettie à une valve 41 qui peut s'appliquer élastiquement et de manière étanche sur le fond 42. Le ressort 43 assure la poussée élastique de la valve d'étanchéité sur son siège lor- qu'on dévisse le récipient 37. Mais en fonctionnement normal du préfiltre, la valve 41 est repoussée vers le haut laissant ainsi libre passage aux impuretés diverses pour tomber dans le récipient décanteur-épurateur 37. Le dévissage du récipient décanteur a donc pour effet de rendre étanche le fond de cuve 33.Pendant la purge, il n'y a donc aucune fuite ou perte de gazole. Dans l'ouverture centrale 44 du couvercle 36 est engagée la tige axiale filetée 43. Elle est à la fois filetée à sa partie supérieure pour être rendue solidaire du couvercle, et à sa partie inférieure pour être rendue solidaire de la pièce 46 elle-même vissée et fixée par sa partie inférieure dans le fond de la cuve 33. Cette fixation se fait à l'encontre dun ressort hilicoIdal 47 qui assure un assemblage- élastique de l'ensemble. Dans cet assemblage mécanique relativement simple à réaliser est interposé un filtre 48 traversé coaxialement par la tige 43, ledit filtre étant comprimé élastiquement et de manière étanche entre ses assises supérieure et inférieure. On voit, grace aux flèches 49, 30, 31, 32 et 33, le circuit du gazole froid venant du réservoir 9, se réchauffant d'abord au contact du serpentin 34, se décantant et s'épurant en fond de ruse, traversant le filtre 48, et ressortant en 12 Le filtre 48 du préfiltre 6 a une capacité de retenue d'environ 40 à 60 alors que la capacité de retenue des éléments filtrants des filtres principaux 16 et 17 9At classiquement et traditionnellement d'environ 5 à 15 Le rôle du préfiltre selon l'invention ressort donc maintenant de manière édvidente de la description qui vient d'être faite, et elle fait bien ressortir la différence des rôles joués parle préfilre 6 d'une part et les filtres principaux 16 et 17 d'autre part On comporend également parfaitement que le déparafinage, la fluidification et l'épuration, apportent au fonctionnement des moteurs qui sont équipés du préfiltre confoxme à l'invention, des amélioratioms et avantages ind@@iables que n'apportaient pas les solutions antérieures, on par- ticulier par basses températures. Simultanémont, en motera la possibilité conférée par le préfiltro, d'éliminer l'émulsion produite par le eystème d'injection done lc- le de retour, sur le cirouit fermé d'une inetallotion munie d'un compteur de consommation. Il va de soi que l'on peut, @ans sortir du cadre de la présente invention, apporter toute modifieation aux formes de réalisation qui viennent d'être décrites. En particulier, à titre da variante, on faire circuler dans le serpontin 34 tout autre fluide réchauffeur apporteur de calories, provenent dos circuits de refroidissement ou de lubrification des meteurs, par exemple eau, air, huile, avec éventuellement régulation thermostatique. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de défigeage, fluidification et épuration du gazole dans les moteurs DIESEL, utilisant comme source de chaleur le surplus de gazole chaud revenant des circuits de pompage ou d'injection vers le réservoir général de gazole, en réinjectant ce gazole chaud en amont du filtre principal, caractérisé par le fait qu'on ne réinjecte pas ce gazole chaud dans le circuit d'arrivée du gazole froid, mais qu'on le fait passer dans un pré- filtre défigeur, fluidifieur, épurateur (6), disposé en amont du filtre principal (16-17), ledit préfiltre (6) comportant une cuve (33) dans laquelle circule (11-12) le gazole froid qui est réchauffé par ledit gazole chaud de retour (26-27), circulant dans un serpentin (34) échangeur thermique développant ses circonvolutions à l'intérieur de ladite cuve (33), celle-ci étant munie, sur le passage du gazole froid, entre l'entrée (11) et la sortie (12) d'un filtre (48) de capacité filtrante plus grossière que celle du filtre principal, et étant de plus avantageusement pourvue à sa partie inférieure d'une cuve (37) de décantation-épuration. 2 - Dispositif selon la revendication 12 caractérisé par le fait que le gazole réchauffeur de retour, après avoir rétrocédé, par échange thermique, une partie de ses calories au gazole froid venant du réservoir (9), est renvoyé, refroidi, mais encore suffisamment chaud, au réservoir 9 lui-me, par une canalisation directe de retour (28). 3 - Dispositif selon la revendication 1 utilisé dans une installation de distribution de gazole comportant un compteur de consommation (29), caractérisé par le fait que le gazole de retour qui a rétrocédé au moins une par tie de ses calories dans le préfiltre défigeur-épurateur (6), est renvoyé par une canalisation (32) en aval dudit compteur, tandis que le gazole qui aété réchauffé dans le préfiltre est envoyé par une canalisation (13), & BR 29. 4 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la cuve (37) de décantation-épuration est un réservoir transparent démontable, qui, lorsqu'il est enlevé pour l'opération de purge relâche une valve d'étanchéité (41) qui vient s'appliquer élastiquement sur un siège (42), s'opposant ainsi à toute fuite ou perte de gazole, ladite valve tant repoussée vers le haut en fonctionnement normal du préfiltre, pour laisser s'écou ler par gravité les impuretés vers le fond de la cuve de décantation. 3 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le préfiltre est équipé accessoirement d'un élément de chauffe électrique (8) piloté par un relais (4) commandé par une sonde extérieure de mise en route (5) et une sonde de coupure (7) soumise à la température interne du préfiltre.