Brevet FR2756324A1 — publié le 19980529

Filtre à carburant La présente invention porte sur un filtre pour la filtration du carburant d'un moteur à combustion interne. Les filtres à carburant, en particulier les filtres de filtration de carburant diesel, ont comme inconvénient que lorsque le carburant est froid, le paraffinage qui y a lieu est suffisant pour réduire le débit de carburant dans l'élément filtrant du filtre. Un but de l'invention est de fournir un filtre à carburant dans lequel cet inconvénient soit réduit. La présente invention fournit un filtre à carburant comprenant un élément filtrant et une pompe à carburant pour l'envoi du carburant filtré à un dispositif d'alimentation en carburant, ce filtre comportant un volume tampon situé du côté propre de l'élément filtrant. Lorsque le filtre à carburant est utilisé en association avec un dispositif d'alimentation en carburant du type comportant une pompe à carburant à haute pression qui alimente en carburant les cylindres d'un moteur associé, la pompe à carburant peut être agencée pour renvoyer du carburant au filtre à carburant. De façon semblable, les injecteurs alimentés en carburant par la pompe à haute pression peuvent être agencés pour renvoyer au filtre à carburant le carburant qui n'est pas injecté. Au démarrage à froid du moteur, le carburant d'alimentation initiale de la pompe à haute pression est tiré du volume tampon, de sorte que le bas débit initial de filtration n'influe pas sur le débit initial d'alimentation de la pompe à haute pression. Le carburant renvoyé au filtre est opportunément renvoyé non pas au réservoir de carburant, mais immédiatement au filtre. Comme le carburant renvoyé au filtre a traversé la pompe à haute pression, sa température est relativement élevée, donc sa viscosité est relativement basse comparativement à celle du carburant froid, et la température plus élevée réduit le niveau de paraffinage. La présence 2 2756324 du carburant chauffé permet le maintien du débit de carburant dans le filtre à une valeur relativement élevée. Après que le moteur a tourné pendant quelque temps, la température du carburant dans le réservoir augmente, de sorte que le carburant devient moins visqueux et le débit de filtration peut être maintenu. L'invention va être décrite en détail à l'aide d'un exemple représenté sur les dessins d'accompagnement, sur lesquels: la figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif d'alimentation en carburant comportant un filtre à carburant selon une réalisation de l'invention, la figure 2 est une coupe du filtre à carburant représenté sur la figure 1, et la figure 3 est une représentation en perspective d'une partie du filtre à carburant des figures 1 et 2. Le dispositif d'alimentation en carburant représenté sur la figure 1 comprend un réservoir de carburant 10 dans lequel est placé un filtre à carburant 12. Ce filtre 12 contient une pompe à basse pression faite pour envoyer du carburant à une pression relativement basse du réservoir 10 à l'entrée d'une pompe à carburant à haute pression 14 par une conduite d'alimentation 16. La pompe à haute pression 14 charge un accumulateur ou barre commune 18 qui communique avec une série d'injecteurs 20 et alimente ceux-ci en carburant sous pression. Les injecteurs 20 alimentent en carburant à des instants appropriés des cylindres respectifs d'un moteur à combustion interne à allumage par compression 22. Lors du fonctionnement, le carburant envoyé à la pompe à haute pression 14 n'est pas nécessaire en totalité pour charger la barre commune 18, et le carburant en excès est renvoyé au filtre 12 par 3 2756324 une conduite de retour 24. Une conduite de retour 26 ramène le carburant de fuite des injecteurs 20. Comme représenté sur la figure 2, le filtre à carburant 12 s comprend un corps de manière générale cylindrique 28 en matière plastique dont l'extrémité inférieure est fermée par une cuvette 30 ayant dans sa face inférieure une ouverture dans laquelle est placé un élément de préfiltration 32 qui élimine les grosses particules polluantes du courant de carburant qui entre dans la cuvette 30 par O10 l'ouverture. Le corps 28 comporte à une certaine distance de son extrémité inférieure une bride s'étendant vers l'intérieur 34 qui porte à sa périphérie intérieure un joint torique 36. L'extrémité supérieure du corps 28 est fermée par un couvercle amovible 38. Ce couvercle 38 comporte une partie annulaire 38a qui, en service, s'appuie sur une bride s'étendant vers l'extérieur 28a prévue à l'extrémité supérieure du corps 28 et faisant corps avec celle-ci. Un joint torique est placé entre la partie annulaire 38a et la bride 28a pour assurer l'étanchéité entre le couvercle 38 et le corps 28. La périphérie intérieure de la partie annulaire 38a fait corps avec une paroi cylindrique 38b qui s'étend à la fois au-dessus et au-dessous de la partie annulaire 38a. L'extrémité supérieure de la paroi cylindrique 38b est fermée. L'extrémité inférieure de la paroi cylindrique 38b porte une pompe à deux étages 42 fonctionnant à l'électricité. L'extrémité inférieure de cette pompe 42 s'appuie sur le joint torique 36, ce qui assure l'étanchéité entre cette extrémité et la bride 34. La face extérieure de la paroi cylindrique 38b est pourvue d'une zone filetée 38c qui est en prise avec une partie filetée 44a d'un support supérieur 44 d'une cartouche filtrante 46. Comme représenté sur la figure 3, la cartouche filtrante 46 comporte un élément filtrant en papier plissé 47 placé entre le support supérieur 44 et un support annulaire inférieur 48. Un élément tubulaire perforé 50 s'étendant le long de l'axe de la cartouche filtrante 46 relie en outre les supports supérieur 44 et inférieur 48. Comme représenté sur la figure 2, une partie de la paroi cylindrique 38b et la pompe 42 sont situées à l'intérieur de l'élément tubulaire 50, l'étanchéité entre la pompe 42 et le support inférieur 48 étant assurée par un joint torique 52, tandis que l'étanchéité entre la paroi cylindrique 38b et le support supérieur 44 est assurée par un joint torique 54. La paroi cylindrique 38b est pourvue d'une ouverture 56 qui permet une communication entre l'intérieur de la chambre ou volume tampon 39 délimité par la paroi cylindrique 38b et l'intérieur de l'élément tubulaire 50. Un tuyau souple de sortie 58 joint à la sortie de la pompe 42 conduit le carburant à un premier raccord 60 qui fait corps avec le couvercle 38. Le couvercle 38 comporte un deuxième raccord 62 qui communique avec un tuyau de retour 64 qui fait corps avec le corps 28. L'extrémité inférieure du tuyau de retour 64 communique avec une vanne actionnée par la température 66 qui fait que, lorsque la température du carburant dans la cuvette 30 est inférieure à une valeur déterminée, le carburant renvoyé par le tuyau de retour 64 soit envoyé dans la cuvette 30, le carburant renvoyé étant renvoyé au réservoir 10 lorsque la température du carburant dans la cuvette dépasse la valeur déterminée. Dans la réalisation représentée, la vanne actionnée par la température 66 commute entre l'envoi du carburant dans la cuvette 30 et l'envoi du carburant au réservoir 10 à une température d'environ 35 C. Pour permettre au tuyau 64 d'aller à la cuvette 30 sans augmenter les dimensions du filtre, les supports supérieur 44 et inférieur 48 de la cartouche filtrante 46 présentent des creux 68 qui sont alignés, et l'élément filtrant 47 est fait de façon à ne pas s'étendre entre ces creux 68, ce qui forme un canal 70 dans lequel, en service, le tuyau de retour 64 s'étend. Une jauge de carburant 72 associée au filtre permet de contrôler la quantité de carburant dans le réservoir 10, et en réponse à la quantité de carburant mesurée, des réglages peuvent au besoin être apportés au fonctionnement du moteur pour éviter un endommagement du dispositif d'alimentation en carburant ou du moteur si le niveau de carburant devient dangereusement bas. $5 2756324 En service, le filtre représenté sur la figure 2 est placé dans le réservoir de carburant 10 avec la conduite d'alimentation 16 jointe au premier raccord 60 et les conduites de retour 24, 26 jointes au deuxième raccord 62. La pompe à carburant 42 est actionnée de s façon que son premier étage aspire du carburant dans la cuvette 30 et l'envoie à une chambre 74 formée entre le corps 28 au-dessus de la bride 34 et la périphérie extérieure de la cartouche filtrante 46 à une pression de par exemple 0,5 bar par rapport à la pression dans le réservoir 10. La séparation d'eau et d'air du carburant diesel o10 s'effectue dans la chambre 74 en raison de leurs densités relatives différentes, ce qui entraîne le rassemblement d'air dans le haut de la chambre 74 et le rassemblement d'eau dans la partie inférieure de celle-ci. Près du haut de la chambre 74 est prévu un petit orifice 76 par lequel l'air qui se rassemble dans la chambre 74 peut s'échapper pour aller au réservoir 10, et un petit orifice 78 voisin du bas de la chambre 74 permet à l'eau de s'échapper pour aller au réservoir 10. Le carburant qui part de la chambre 74 traverse l'élément filtrant 47, qui sépare les polluants du courant de carburant, et entre dans l'élément tubulaire 50 par les perforations de celui-ci. Le carburant peut ensuite entrer dans le volume tampon 39 par l'ouverture 56. Le carburant qui part du volume tampon 39 est aspiré dans le deuxième étage de la pompe 42 et envoyé sous pression par le tuyau de sortie 58 au premier raccord 60. Comme indiqué ci-dessus, le carburant qui part du filtre 12 va à l'entrée d'une pompe à haute pression 14, d'o une partie du carburant retourne au réservoir par la conduite de retour 24, une autre partie du carburant étant renvoyée des injecteurs 20 par la conduite de retour 26. Le fluide renvoyé est à une température relativement élevée du fait qu'il a traversé la pompe à haute pression 14. Le carburant renvoyé est envoyé par le raccord 62 et le tuyau de retour 64 à la vanne 66. Au démarrage à froid du moteur, le carburant contenu dans le réservoir 10 et la cuvette 30 est relativement froid, de sorte que la vanne 66 envoie le carburant 6 2756324 renvoyé dans la cuvette 30, d'o celui-ci est de nouveau aspiré par le premier étage de la pompe 42 et envoyé à la chambre 74. Le renvoi de carburant chaud dans la cuvette 30 élève la température du carburant envoyé à la chambre 74 et par là à l'élément filtrant 48, ce qui réduit les inconvénients associés au carburant froid relativement visqueux. Bien que du carburant chaud soit renvoyé dans la cuvette , du carburant est aspiré dans celle-ci depuis le réservoir 10 par l'élément de préfiltration 32 pour remplacer le carburant qui est fourni au moteur. Après que le moteur a tourné pendant quelque temps, la température du carburant dans le réservoir 10, et par là dans la cuvette 30, monte suffisamment pour réduire la viscosité du carburant à filtrer, et la vanne 66 renvoie alors le carburant au réservoir 10 au lieu de le renvoyer dans la cuvette 30. Comme le carburant renvoyé n'est pas envoyé directement dans la cuvette 30, tout le carburant aspiré de la cuvette 30 est remplacé par du carburant aspiré du réservoir 10 par l'élément de préfiltration 32. Comme le filtre comporte un volume tampon relativement grand, par exemple d'environ 2 litres, du côté propre de l'élément filtrant, il n'est pas nécessaire de faire passer le courant initial de carburant allant à la pompe à haute pression par l'élément filtrant 47 pendant qu'il est froid, ce qui réduit les inconvénients de ne pas pouvoir filtrer le carburant à un débit suffisant pour satisfaire à la demande initiale de carburant, par exemple à un débit de 200 litres par heure. En outre, comme la quantité de carburant froid appliquée au fitre est relativement faible, les inconvénients d'avoir à filtrer du carburant froid sont supprimés relativement vite. Pour changer la cartouche filtrante 46, par exemple lorsque l'élément filtrant 47 est colmaté, on enlève le couvercle 38 du corps 28, cet enlèvement entraînant aussi l'enlèvement de la cartouche filtrante 46 et de la pompe 42 du corps 28. On sépare la cartouche filtrante 46 du couvercle 38 en la tournant par rapport à celui-ci pour l'en dévisser, et la remplace par une cartouche neuve. Ensuite, on replace le couvercle 38 avec la pompe 42 et la cartouche 46 neuve sur le corps 28. On notera que cette technique est relativement 7 2756324 simple et peut être exécutée rapidement et efficacement sans risque de mauvais positionnement ou perte de parties du filtre. 8 2756324 REVENDICATIONS 1. Filtre à (12) comprenant un élément filtrant (46) et une pompe à carburant (42) pour l'envoi du carburant filtré à un dispositif d'alimentation en carburant, ce filtre à carburant comportant un volume tampon (39) situé du côté propre de l'élément filtrant (46). 2. Filtre à carburant selon la revendication 1, dans lequel la pompe à carburant (42) comporte un premier étage pour l'envoi de carburant d'un réservoir de carburant (10) au côté sale de l'élément filtrant et un deuxième étage pour l'envoi de carburant du côté propre de l'élément filtrant à une pompe à carburant à haute pression (14) du dispositif d'alimentation en carburant. 3. Filtre à carburant selon la revendication 2, comprenant en outre un tuyau de retour (64) par lequel du carburant est renvoyé du dispositif d'alimentation en carburant au filtre, et une vanne actionnable (66) par la température faite pour envoyer le carburant renvoyé à l'élément filtrant (46) lorsque la température du carburant dans le réservoir (10) est inférieure à une valeur déterminée.