Brevet FR2613776A1 — publié le 19881014

i La présente invention concerne un dispositif de perfectionnement à l'alimentation des moteurs diesel aux basses températures, notamment aux températures inférieures au point de trouble des gasoils, sans modification des caractéristiques chimiques spécifiques du gasoil. L'utilisation du gasoil dans les moteurs diesel aux températures inférieures à la température de point de trouble fait apparaitre un certain nombre de problèmes de fonctionnement liés au colmatage du filtre à combustible. Le point de trouble correspond à la température o une cristallisation des paraffines apparaît au sein du gasoil. Pour des températures inférieures à cette température de point de trouble, si aucun moyen de réchauffage n'est mis en place, ces paraffines seront arrêtées par le filtre à combustible, lors du fonctionnement du moteur, et se concentreront jusqu'au colmatage de celui-ci, entraînant ainsi un arrêt du moteur par défaut d'alimentation. Une solution pour remédier à ces inconvénients est de faire évoluer les spécifications du gasoil moteur en fonction des saisons, c'est-à-dire le point de trouble, point d'écoulement, et la -température limite de filtrabilité. Pour des raisons économiques, les gasoils ne présentent jamais les caractéristiques suffisantes pour répondre aux exigences de fonctionnement imposées par les températures les plus basses observées. Ainsi, si l'on veut éliminer tous les problèmes de fonctionnement des moteurs diesel aux basses températures, des dispositifs de réchauffage devront être associés. Un dispositif de réchauffage par recyclage du débit excédentaire de gasoil de la pompe à injection, dit "débit de balayage", en amont de filtre à carburant, à l'aide d'une vanne thermostatique est divulgué dans la demande de brevet français 2 456 223, déposée au nom de ELF UNION. Dans ce dispositif, après un court temps de fonctionnement du moteur, le gasoil provenant du débit de balayage a atteint une température suffisante pour que, mélangé au gasoil provenant du réservoir, le mélange soit envoyé sur la pompe à injection aux environs de 25 degrés Celsius. L'élément thermostatique régule alors le débit de balayage, de façon à maintenir la température constante en recyclant une plus ou moins grande quantité de gasoil au réservoir. Pour les températures supérieures à 25 degrés Celsius, l'élément thermostatique recycle tout le débit de balayage en direction du réservoir. Dans ces circonstances, le gasoil, encore à des températures proches du point de trouble dans le réservoir, sera envoyé directement du réservoir vers l'élément thermostatique, le filtre puis la pompe haute pression, ce qui provoque un phénomène oscillatoire qui ralentit encore le réchauffement du gasoil contenu dans le réservoir. Il est également connu, par la demande de brevet français 2 256 323, un dispositif de préchauffage de gasoil par les gaz d'échappement du moteur dans un échangeur avant de l'introduire dans la pompe à injection. Toutefois, ce dispositif joue le même rôle que le dispositif précédent utilisant le débit de balayage et ne solutionne pas le problème de réchauffage du gasoil du réservoir et du refroidissement de la pompe à injection par le débit de balayage. La présente invention a donc pour but de proposer un perfectionnement utilisant le principe du recyclage du débit de balayage, tout en remédiant aux inconvénients cités ci-dessus. Ce premier but est atteint par le fait que le dispositif de perfectionnement à l'alimentation des moteurs diesel aux basses températures, notamment aux températures inférieures au point de trouble des gasoils, sans modifications des caractéristiques chimiques spécifiques du gasoil, par recyclage du débit de balayage de la pompe à injection, est caractérisé en ce que le recyclage s'effectue, soit en amont du filtre à combustible et se trouve associé à une recirculation vers le réservoir du gasoil provenant du réservoir à travers un échangeur de chaleur, soit directement en direction du réservoir avec l'alimentation directe du filtre par le réservoir. Selon une disposition avantageuse, le recyclage est commandé par un élément thermo-électrique, placé en sortie du réservoir et commandant la mise en oeuvre d'une pompe de surpression assurant, d'une part par l'ouverture d'un clapet le recyclage du débit de balayage en amont du filtre, d'autre part la recirculation vers le réservoir du gasoil provenant, à travers un échangeur de chaleur, du réservoir. Selon une autre caractéristique, un clapet différentiel met en communication le réservoir, soit avec l'échangeur, soit directement avec le filtre. Selon une autre caractéristique, un clapet anti-retour est disposé entre la pompe de surpression et une canalisation de retour au réservoir reliée à la sortie de balayage de la pompe à injection. Un autre but de l'invention est de proposer un perfectionnement qui permette, d'une part le démarrage à froid et d'autre part, le réchauffement du gasoil dans le réservoir, tout en assurant des conditions de fonctionnement telles que la pompe à injection ne subisse pas un échauffement excessif. Ce but est atteint par le fait qu'un élément thermostatique met en communication directe l'échangeur avec l'amont du filtre. D'autres avantages est caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - - la figure 1 représente, schématiquement, le perfectionnement selon l'invention dans son mode de fonctionnement lors de la phase de réchauffement du gasoil; - la figure 2 représente le perfectionnement selon l'invention dans son mode de fonctionnement lorsque l'ensemble du gasoil du réservoir a été réchauffé; - la figure 3 représente une amélioration au perfectionnement selon l'invention. La figure 1 représente l'ensemble du dispositif constituant le perfectionnement selon l'invention et comportant une canalisation (3) d'amenée du gasoil contenu dans un réservoir non représenté vers, soit un échangeur (4) par une canalisation (30), soit un pot de mélange (9) par une canalisation (31). La sélection de l'introduction du gasoil dans l'échangeur (4) ou dans le pot de mélange (9) s'effectue par un clapet différentiel (13). Une canalisation (40) amène l'eau de circulation du moteur à l'échangeur (4), tandis qu'une canalisation (41) évacue cette eau de circulation. Une sortie (42) de l'échangeur (4) est reliée à l'entrée d'une pompe de surpression (1) dont la sortie est reliée par l'intermédiaire d'un premier clapet anti-retour (12) à une première canalisation (11) et une deuxième canalisation (5). La deuxième canalisation (5) se trouve en communication avec le réservoir de gasoil. La première canalisation (11) met en communication la pompe (1) avec la sortie (7) de débit de balayage d'une pompe haute pression (8) dite pompe d'injection. Cette pompe d'injection (8) délivre, sur ses canalisations (80), le gasoil qui est envoyé vers les injecteurs non représentés. La sortie de balayage (7) se trouve en communication par une canalisation (14) avec un deuxième clapet anti-retour (6) et reliée par une canalisation (15) au pot de mélange (9). Ce clapet anti-retour (6) met en communication la sortie de balayage (7) avec le pot de mélange (9) lorsqu'une surpression suffisante est présente dans la canalisation (14). Le pot de mélange (9) communique par une canalisation (16) avec un filtre (10) qui se trouve lui-même en communication, par la canalisation (17), avec la pompe à injection (8). Enfin, un élément thermoélectrique (2), disposé dans la canalisation (3) permet de commander la mise en route de la pompe (1) en fonction de la température du gasoil circulant dans la canalisation (3). Le fonctionnement du dispositif est le suivant: La pompe électrique (1), commandée par l'élément thermoélectrique (2) disposé sur la canalisation d'arrivée du gasoil (3) commande en dessous d'une certaine température proche du point de trouble la circulation du gasoil froid à travers l'échangeur (4) pour le réchauffer par l'eau de refroidissement du moteur. Le gasoil provenant de l'échangeur (4) est recyclé, d'une part au réservoir selon la flèche (c) par la canalisation de retour (5), d'autre part en direction de la sortie de balayage (7) suivant la flèche (b). La surpression en sortie de la pompe (1) assure l'ouverture des deux clapets (12) et (6). Le deuxième clapet (6) permet au débit de balayage provenant de la sortie (7) de la pompe d'injection (8) de circuler selon la flèche (a) en se mélangeant au gasoil provenant de l'échangeur (4) et représenté par la flèche (b). Ce mélange est recyclé dans le pot mélangeur (9) en amont du filtre (10) puisque lors du fonctionnement de la pompe (1), le clapet (13) est dans la position représentée à la figure (1) qui interdit l'alimentation directe à partir du réservoir par les canalisations (3) et (31), du pot (9). Ainsi dans ce mode de fonctionnement de l'invention, correspondant au démarrage du moteur, le gasoil correspondant à la consommation du moteur sera apporté par la canalisation (11) grâce à la pression de sortie de la pompe électrique (1) tandis que l'important débit de recyclage en sortie (7) de la pompe d'injection (8) vient se mélanger avec ce gasoil pour assurer le réchauffement de ce dernier et le recycler en amont du filtre (10). De cette façon, le colmatage du filtre sera d'autant moins rapide que, seul le gasoil consommé par le moteur sera chargé de paraffine cristallisée. Dans ce fonctionnement, le gasoil correspondant au débit de balayage et réchauffé par son passage dans la pompe d'injection (8) est utilisé pour réchauffer le gasoil provenant de la pompe électrique (1). D'autre part, le gasoil provenant du réservoir par la pompe électrique (1) sera progressivement réchauffé par l'eau de circulation du moteur. Au fur et à mesure que la température de l'eau de refroidissement du moteur s'élèvera, le gasoil se réchauffera et une partie de celui-ci sera recyclé vers le réservoir pour réchauffer le gasoil dans le réservoir. Ceci permet de passer au-dessus de la température du point de trouble et d'éliminer durablement le problème de colmatage du filtre (10). La figure 2 représente le fonctionnement du dispositif, dès que la température d'arrivée du gasoil au niveau du thermo-contact (2) dépasse 10 degrés Celsius. Dans ce cas, la pompe de circulation (1) s'arrête de fonctionner, le clapet (13), par les pressions différentielles, obstrue la communication de la canalisation (30) avec l'échangeur (4) et l'alimentation se fait de manière classique, représentée par la flèche (d) . Le gasoil provenant du réservoir par la canalisation (3) passe directement dans le pot mélangeur (9) pour aller dans le filtre à combustible (10). Le fluide délivré par la sortie de balayage (7) ne sort pas à une pression suffisante pour ouvrir le deuxième clapet (6) et va circuler dans la canalisation (11) suivant la flèche (f) pour retourner vers le réservoir. Le premier clapet (12) interdit tout repassage du débit de retour, représenté par la flèche (f), vers la pompe de surpression (1). De cette façon, en sortie de la pompe à injection (8), le débit de balayage ne peut aller que vers la canalisation (11) puis vers la canalisation (5) pour retourner au réservoir, puisque le deuxième clapet (6) empêche le recyclage, par suite de l'absence de surpression. L'échangeur (4) ainsi isolé du reste du circuit ne permet pas de réchauffer le gasoil dans cette configuration. Par ailleurs, on notera que la pompe de circulation (1), sera choisie pour avoir un débit permettant une rotation complète du réservoir en une heure de façon à permettre le réchauffement du fluide contenu par ce dernier dans le même temps. La figure 3 représente une variante de l'invention qui diffère de la réalisation des figures 1 et 2 par le fait qu'une canalisation (34), mettant en liaison l'échangeur (4) avec le pot mélangeur (9), est obturée par un clapet (15) commandé par une vanne thermostatique (14). Par suite de cette modification, le fonctionnement du dispositif de l'invention est le suivant. Si le recyclage du débit de balayage entraîne une température excessive dans le pot mélangeur (9) et par conséquent une surchauffe de la pompe d'injection (8), l'élément thermostatique (14) commande l'ouverture du clapet (15) pour supprimer temporairement le recyclage tant que celui-ci est en fonctionnement. L'ouverture du clapet (15) permet l'alimentation directe par le gasoil provenant de l'échangeur (4) suivant la flèche (e). L'élément thermostatique (14) sera réglé de manière que l'ouverture du clapet (15) soit complète à 30 degrés Celsius. Cette variante permet donc d'assurer, quelles que soient les conditions, une température d'alimentation de la pompe à injection constante et de maintenir ainsi les performances du véhicule. De cette façon, par les moyens décrits ci-dessus, on permet d'une part le refroidissement de la pompe d'injection (8), d'autre part, le réchauffement par le débit de balayage du gasoil d'injection dans la phase de démarrage et enfin, le réchauffement de l'ensemble du gasoil contenu dans le circuit et le réservoir, sans provoquer d'échauffement de la pompe d'injection ou de phénomènes oscillatoires. D'autres variantes à la portée de l'homme de métier font également partie de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de perfectionnement de l'alimentation des moteurs diesel aux basses températures, notamment aux températures inférieures au point de trouble des gasoils, sans modifications des caractéristiques chimiques spécifiques du gasoil par recyclage du débit de balayage de la pompe à injection, caractérisé en ce que le recyclage s'effectue, soit en amont du filtre à combustible (10) et se trouve associé à une recirculation vers le réservoir du gasoil provenant du réservoir à travers un échangeur (4) de chaleur, soit directement en direction du réservoir avec l'alimentation directe du filtre (10) par le réservoir. 2 - Dispositif de perfectionnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le recyclage est commandé par un élément thermo-électrique (2) placé en sortie d'un réservoir et commandant la mise en oeuvre d'une pompe de surpression (1) assurant, d'une part par l'ouverture d'un clapet (6) le recyclage du débit de balayage (7) en amont du filtre (10), d'autre part la recirculation vers le réservoir du gasoil provenant, à travers un échangeur de chaleur (4) du réservoir. 3 - Dispositif de perfectionnement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un clapet différentiel (13) met en communication le réservoir, soit avec l'échangeur (4), soit directement avec le filtre (10). 4 - Dispositif de perfectionnement selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'un clapet anti-retour (12) est disposé entre la pompe de surpression (1) et une canalisation de retour (5,11) au réservoir relié à la sortie de balayage (7) de la pompe à injection (8). - Dispositif de perfectionnement selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que un élément thermostatique (14) commande un clapet (15) pour mettre en communication directe l'échangeur (4) avec le filtre (10) par une canalisation (34).