Brevet FR2895464A1 — publié le 20070629

Domaine de l'invention La présente invention concerne une installation de commande de chemin de passage de liquide d'une installation d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne en fonc- tion de la température. L'invention concerne également une installation de filtre notamment un filtre à carburant équipé d'une telle installation. Etat de la technique Comme la viscosité des liquides augmente en général lorsque la température diminue, les installations de filtres notamment les filtres à carburant nécessitent un chauffage permettant de chauffer le cas échéant le liquide à filtrer, pour faciliter de cette manière le pas-sage du liquide à travers l'installation de filtre. On évite ainsi notamment les difficultés des filtres à gazole pour le démarrage à froid. Mais également d'autres filtres à liquides tels que par exemple les filtres à urée nécessitent de tels moyens de chauffage. Comme moyens de chauffage on connaît principalement des moyens de chauffage électriques qui entraînent néanmoins une consommation d'énergie supplémentaire et en outre ces installations doivent être branchées. C'est pourquoi pour préchauffer les liquides on utilise de préférence des vannes dites de préchauffage qui utilisent la chaleur d'un moteur à combustion interne par exemple d'un moteur à combustion pour préchauffer le filtre à carburant. Dans le cas de telles vannes de préchauffage, l'élément de commande utilisé est notamment constitué par des capsules remplies de cire et dont le volume de rem-plissage augmente ou diminue en fonction de la température et déplace ainsi un poussoir. Il est important pour une telle commande de mouvement du poussoir que la vanne ou soupape actionnée par le mouvement d'une part à l'état froid, ne soit pas balayée par un excédent de liquide venant de l'entrée de retour vers la sortie de retour et qu'en second lieu, à chaud, un excédent de liquide ne passe pas de l'entrée de retour dans la sortie d'alimentation. Le premier cas pourrait se traduire par un chauffage insuffisant et le second cas par une surchauffe du liquide à filtrer. C'est pourquoi les deux cas sont gênants et peuvent même être critiques du point de vue de la sécurité. But de l'invention La présente invention a pour but de développer une installation permettant la commande des chemins de passage en fonction de la température, correspondant au type défini ci-dessus ainsi que l'installation de filtre permettant d'éviter un tel chauffage insuffisant ou excessif du liquide à filtrer. Exposé et avantages de l'invention A cet effet l'invention concerne une installation pour commander des chemins de passage d'une installation d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne en fonction de la tem- pérature, comportant : - une entrée de retour pour évacuer le carburant en excédant du moteur à combustion interne ; - une sortie de retour pour évacuer le carburant vers un réservoir d'alimentation ; - une entrée d'alimentation pour fournir le carburant à partir du réservoir ; - une sortie d'alimentation pour évacuer le carburant vers le moteur à combustion interne ; et - un organe de commande qui ouvre et ferme sélectivement la sortie de retour, l'organe de commande étant commandé en fonction de la température de mélange de carburant traversant l'entrée de retour et arrivant dans l'entrée d'alimentation. L'invention concerne également une installation de filtre équipée d'une telle installation de commande en fonction de la température. Selon l'invention, le liquide d'un retour par exemple le liquide d'un moteur à combustion interne, chaud est mélangé dans l'installation avec le liquide froid de l'alimentation et l'organe de commande est ainsi actionné en fonction de la température de mélange qui s'établit directement. En particulier l'invention permet d'éviter en toute sécurité que le liquide ne revienne pas au réservoir d'alimentation car seule l'entrée de retour est chauffée alors que l'entrée d'alimentation est encore froide. Cela permet d'éviter en grande partie les problèmes d'instabilité et d'oscillation pour le mouvement en particulier dans le cas de capsules remplies de cire appelées de façon générale des éléments de dilatation à cire. L'invention réduit et élimine les pertes de charge en particulier pour l'installation de filtre en évitant notamment une surchauffe du carburant de l'installation d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne. La concentration locale selon l'invention des entrée et sortie d'alimentation ainsi que des entrée et sortie de retour s'obtiennent par des chemins de circulation courts entre les branchements avec des variations sans inertie de la température de mélange qui est à la base de la commande. En outre, le regroupe-ment des branchements forme la base d'un mélange particulièrement homogène le cas échéant entre l'alimentation (froide) et le retour (chaud). De plus cette installation est particulièrement compacte ce qui est également très avantageux tant du point de vue des coûts de fabri- cation que de la place très limitée dans les véhicules actuels. Le mélange des deux chemins de passage peut être utilisé d'une façon particulièrement avantageuse pour la fonction de commande de l'organe de commande utilisé en ce que celui-ci est installé dans une chambre dans laquelle il est baigné par le carburant de la sortie de retour, fermée, le carburant étant fourni à la chambre d'une part directement par l'entrée de retour et d'autre part directement par l'entrée d'alimentation. En d'autres termes, le mélange se fait dans la chambre dans laquelle se trouve l'organe de commande notamment un élément dilatable à cire et qui en outre permet de recevoir au choix également le retour. Dans le cas d'une alimentation chaude, la chambre reçoit ainsi uniquement le liquide de l'entrée d'alimentation alors que pour une alimentation froide, aussi longtemps qu'une vanne reste ou-verte et que le liquide arrive du retour chaud, jusqu'à ce que la température de mélange ait dépassé une limite, la chambre recevant l'organe de commande est fermée vis à vis de l'entrée de retour. Le mélange ainsi réalisé est stable en ce qu'il assure une dilatation en douceur de l'organe de commande sans engendrer de variation perturbatrice. Pour permettre si possible un fonctionnement de commande séparé avec l'organe de commande et même le découpler dans une large mesure, il est avantageux que l'organe de commande présente de manière précise une première zone d'étanchéité permettant de fermer la communication entre l'entrée de retour et la sortie de retour et en outre une seconde zone d'étanchéité permettant de fermer la communication entre l'entrée de retour et la sortie d'alimentation. Les zones d'étanchéité ainsi réalisées peuvent être adaptées de manière optimale à la fonction qui leur est associée et servir normalement. Une solution particulièrement économique sur un plan global est caractérisée en ce que la première zone d'étanchéité comporte une vanne à tiroir. Une telle vanne à tiroir ne répond certes pas aux conditions d'étanchéité le cas échéant les plus strictes, mais en revanche sa fabrication est économique et sa commande de fonctionnement est simple. Les défauts d'étanchéité ou les légères fuites de la vanne à tiroir qui peuvent se produire le cas échéant doivent notamment être acceptés si la seconde zone d'étanchéité est équipée d'une soupape ou vanne à siège réalisée notamment avec un élément d'étanchéité élastique. La vanne à siège assure en effet que dans le cas d'une mise en température suffisante du liquide à filtrer on a une étanchéité totale entre l'entrée de retour et la sortie d'alimentation. Ainsi de façon garan- tie aucun liquide chauffé ne peut passer du retour dans l'alimentation. Une légère fuite au niveau de la zone d'étanchéité est en revanche moins critique car elle ne prend de l'importance que si également la seconde zone d'étanchéité est ouverte c'est-à-dire si le liquide passe de l'entrée de retour dans la sortie d'alimentation. Dans ce cas il importe peu en réalité que toute une quantité de liquide passe de l'entrée de retour dans la sortie de retour. Cette fonctionnalité peut être réalisée d'une manière particulièrement simple du point de vue de la technique de fabrication et de commande à l'aide d'un organe de commande en forme de tiroir uni- que dont la première zone d'étanchéité se présente sous la forme d'une vanne à tiroir et la seconde zone d'étanchéité sous la forme d'une vanne à siège. Pour une réalisation de l'invention particulièrement compacte et avantageuse, l'organe de commande est réalisé sous la forme d'un tiroir comportant une zone d'extrémité dans la direction de coulis- sement pour l'entrée de retour et à l'autre zone d'extrémité on a la sortie d'alimentation. Les autres branchements peuvent être prévus d'une manière particulièrement avantageuse à fabriquer par injection en ce que l'organe de commande est réalisé sous la forme de tiroirs ayant dans la direction de coulissement une zone latérale pour l'entrée d'alimentation et une zone de sortie pour le retour. A côté des branchements, il est finalement possible de prévoir sur l'installation selon l'invention, la sortie d'alimentation pour évacuer le carburant vers une installation de filtre et sur l'installation, une autre entrée pour fournir le carburant de l'installation de filtre ainsi qu'une autre sortie pour évacuer le carburant venant de l'installation de filtre vers le moteur à combustion interne. L'installation comprend alors tous les branchements requis et les regroupe de cette manière dans un unique composant dont le fonctionnement se règle particulièrement bien. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation d'installation pour com- mander des chemins de passage en fonction de la température dans une installation d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne et une installation de filtre, l'ensemble étant représenté dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un premier exemple de réali- sation d'une installation selon l'invention pour la commande de chemins de passage en fonction de la température ; - la figure 2 est une coupe longitudinale de l'installation de la figure 1 - la figure 3 est une vue éclatée d'un second exemple de réalisation d'une installation selon l'invention pour commander des chemins de passage en fonction de la température ; - la figure 4 est une vue en perspective arrachée d'un exemple de réalisation d'une installation de filtre équipée d'une installation selon la figure 3 ; - la figure 5 est une vue éclatée de l'installation de filtre de la figure 4 ; - la figure 6 est une coupe selon VI-VI de la figure 4 ; - la figure 7 est une vue VII selon la figure 3 pour l'installation occupant le premier état de commutation ; - la figure 8 montre la vue VII selon la figure 3 avec une installation dans un second état de commutation ; - la figure 9 est une coupe IX-IX de la figure 3 ; - la figure 10 est une coupe selon la figure 9 ; et - la figure 11 est une coupe selon XI-XI de la figure 9. Description détaillée de modes de réalisation Les figures 1 et 2 montrent un premier exemple de réalisation d'une installation pour commander les chemins de passage en fonction de la température. L'installation 10 comprend un boîtier cylindrique 12, central, étagé ayant en tout quatre branchements sous la forme d'ajutages tubulaires. Chaque fois deux ajutages tubulaires se font pratiquement face de part et d'autre du boîtier 12 ; il s'agit selon l'orientation des figures 1 et 2, de la partie inférieure du boîtier 12 et de la partie supérieure de diamètre plus petit du boîtier 12. Les ajutages tubulaires sont pratiquement perpendiculaires à l'axe longitudinal du boîtier 12, étagé, ayant chaque fois une section pratiquement circulaire et ces ajutages communiquent avec l'intérieur creux du boîtier 12. Les ajutages tubulaires de la partie inférieure du boîtier 12 forment une entrée d'alimentation 14 et une sortie d'alimentation 16 ; les ajutages tubulaires de la partie supérieure du boîtier 12 for-ment une entrée de retour 18 et une sortie de retour 20. La figure 2 est une coupe longitudinale de l'installation 10 montrant plusieurs éléments à l'intérieur du boîtier 12 ; ces éléments sont installés pratiquement dans l'axe longitudinal du boîtier 12 en se suivant et en étant imbriqués. De haut en bas selon la figure 2, ces éléments comprennent un ressort hélicoïdal 22, un poussoir de soupape 24, un élément de dilatation à la cire 26 ainsi qu'un couvercle 28. Le ressort hélicoïdal 22 est engagé dans la partie supérieure de diamètre plus petit du boîtier 12 de façon à s'appuyer par son extrémité supérieure contre la surface supérieure 30 du boîtier 12. Le ressort hélicoïdal 22 pénètre dans le tiroir de soupape 24 dont le segment supé- rieur est en forme de cylindre creux et pousse ce tiroir vers le bas selon l'orientation de la figure 2. Le segment inférieur reçoit le tiroir de soupape 24 réalisé comme pièce pleine qui s'appuie contre l'élément de dilatation à la cire 26 qui est poussé contre le couvercle 28 par la tension exercée par le ressort hélicoïdal 22. Le couvercle 28 ferme de manière étanche le côté inférieur du boîtier 12. Le tiroir de soupape 24 comporte deux zones d'étanchéité à savoir une première zone d'étanchéité 32 formant une vanne à tiroir 34. La vanne à tiroir 34 comprend une paroi de tiroir 36 faisant partie du tiroir de soupape 24 ainsi qu'un orifice de vanne 38 faisant partie de la sortie de retour 20. La seconde zone d'étanchéité 40 est réalisée sous la forme d'un siège de soupape 42 dans le segment inférieur du tiroir de soupape 24. Le siège de soupape 42 comprend un élément d'étanchéité 44 entourant le tiroir de soupape 24 et ayant la forme d'un joint torique et d'un siège d'étanchéité 46 réalisé à l'épaulement du boîtier 12. L'élément dilatable 26 est réalisé sous la forme d'une capsule remplie de cire dont l'extrémité supérieure selon la figure 2 comporte un poussoir 48 venant en saillie du dessus. Lors des varia- tions de température la cire logée dans la capsule change de volume et repousse ainsi le poussoir 48 dans la direction longitudinale du boîtier 12 ou le rétracte lorsque la température diminue. La structure et la disposition de l'élément dilatable 26 ainsi que du tiroir de soupape 24 dans le boîtier 12 sont telles qu'aux faibles températures du liquide notamment du carburant arrivant par l'entrée d'alimentation 14, le tiroir de soupape 24 se trouve dans la position représentée à la figure 2. Dans cette position, la seconde zone d'étanchéité 40 est ouverte et la première zone d'étanchéité 32 est fermée. La position du tiroir de soupape 24 permet ainsi au liquide venant par l'entrée de retour 18 de passer sur la zone d'étanchéité 32 fermée à travers la zone d'étanchéité 40 ouverte pour arriver dans la chambre 50 entourant l'élément dilatable 26. Cette chambre 50 reçoit également le liquide de l'entrée d'alimentation 14. Les deux courants de liquide traversent la sortie d'alimentation 16 pour quitter la chambre 50. Ce type de commande des chemins de passage a pour but de ré-chauffer avec le liquide chaud venant de l'entrée de retour 18, le liquide froid arrivant par l'entrée d'alimentation et de fournir le liquide ré-chauffé à une installation de filtre en aval, non représentée aux figures 1 et 2 et ensuite alimenter le moteur à combustion interne. La soupape à tiroir 24 formant l'organe de commande de l'installation 10 est ainsi commandée par l'élément dilatable 26 en fonction de la température de mélange du liquide arrivant par l'entrée de retour 18 et par l'entrée d'alimentation 14. Dès que la température de mélange qui s'établit dans la chambre 50 augmente à un niveau tel que la cire contenue dans l'élément dilatable 26 pousse le poussoir 48 vers le haut selon la figure 2 et ferme ainsi de manière étanche la seconde zone d'étanchéité 40, le liquide ne peut plus arriver dans la chambre 50 par l'entrée de retour 18. Le mouvement du poussoir 48 ouvre en même temps la première zone d'étanchéité 32 et le liquide de l'entrée de retour 18 peut s'écouler par la sortie de retour 20 dans le réservoir non représenté. La commande des passages dans l'installation 10 en fonction de la température se fait ci-après uniquement en fonction de la température du liquide arrivant par l'entrée d'alimentation 14. Dès que ce liquide est de nou- veau à une température plus basse, le volume de la cire de l'élément dilatable 26 diminue et avec l'aide du ressort hélicoïdal 22, l'élément dilatable 26 rappelle le poussoir 48 et ainsi le tiroir de soupape 24 vers le bas pour permettre l'arrivée du liquide chaud de l'entrée de retour 18 dans la chambre 50. Le tiroir de soupape 24 coulisse particulièrement facilement sur la soupape à tiroir 34 et assure en même temps l'étanchéité entre le côté alimentation et le côté retour grâce à l'élément d'étanchéité élastique 44 du siège d'étanchéité 46 avec une étanchéité particulièrement sûre. Les figures 3 à 10 montrent un second mode de réalisa- tion de l'installation 10 pour commander des passages en fonction de la température ; cette installation est prévue sur une cartouche de filtre 52 et forme avec celle-ci une installation de filtre, notamment un filtre à carburant. La cartouche de filtre 52 est logée dans un boîtier 53 en forme de gobelet essentiellement cylindrique circulaire recevant entre ses deux surfaces frontales 54, 56 un élément de filtre 58 à section en forme d'étoile. L'installation 10 est prévue sur le côté extérieur de la surface frontale 54 de la cartouche de filtre 52 et sa structure de base est analogue à celle de l'exemple de réalisation présenté aux figures 1 et 2. L'installation 10 selon les figures 3 à 10 comporte notamment un boîtier 12 essentiellement allongé, muni également d'une entrée d'alimentation 14, d'une sortie d'alimentation 16, d'une entrée de retour et d'une sortie de retour 20. Ces branchements sont réalisés localement comme dans l'exemple de réalisation des figures 1 et 2. Notamment, dans ce second exemple de réalisation, une installation 10 de l'entrée de retour 18 est réalisée dans une zone d'extrémité du boîtier 12 alors que la sortie d'alimentation 16 se trouve dans la zone d'extrémité opposée. Dans ce second exemple de réalisation, cette sortie d'alimentation 14 n'est pas perpendiculaire à la direction longitudinale du boîtier 12 mais est constituée par quatre orifices 60 prévus dans un couvercle 28 de forme appropriée du boîtier 12. Selon l'exemple de réalisation des figures 1 et 2, il est également prévu un élément dilatable 26 contenant de la cire, un tiroir de soupape 24 et un ressort hélicoïdal 22 s'appuyant contre le couvercle 28. Le tiroir de soupape 24 est réalisé de façon correspondante à l'exemple des figures 1 et 2 du point de vue de la pre- mière zone d'étanchéité 32 avec sa paroi à tiroir 36 et du point de vue de la seconde zone d'étanchéité 40 avec son élément d'étanchéité 44. En particulier, la forme en liaison avec la disposition de la cartouche de filtre 52 sont intéressantes dans l'installation 10 des figures 3 à 11. L'installation 10 est conçue de sorte que l'entrée de re-tour 18 et l'entrée d'alimentation 14 soient toutes deux dirigées vers l'extérieur du côté frontal et soient ainsi facilement accessibles pour être raccordées à un disque d'étanchéité 61 et à un groupe de raccordement 63 à quatre ajutages tubulaires installés par dessus selon la figure 5. En outre la sortie d'alimentation 16 sort radialement de la cartouche de filtre 52 et de là le liquide traversant l'installation 10 peut facilement atteindre le côté extérieur de l'élément de filtre 58. Le boîtier 12 selon l'exemple de réalisation des figures 3 à 11 est une pièce injectée conçue de manière à comporter une autre entrée 62 et une autre sortie 64 par lesquelles le liquide nettoyé sort de l'intérieur de l'élément de filtre 58 en passant par le centre de la surface 2895464 lo frontale 54 pour arriver à un ajutage tubulaire du côté extérieur. De plus, le boîtier 12 comporte l'orifice de soupape 38 de la vanne à tiroir 34 ainsi que la sortie de retour 20 correspondante sensiblement sous l'entrée de retour 18 selon l'orientation des figures 7 et 8 de façon à 5 bien être accessible de l'extérieur. La sortie de retour 20 ainsi disposée se trouve entre l'entrée d'alimentation 14 et l'autre sortie 64 si bien que globalement, le côté extérieur du boîtier 12 comporte quatre branchements à savoir l'entrée de retour 18, l'entrée d'alimentation 14, la sortie de retour 20 et l'autre sortie 64. Ces quatre branchements permettent 10 de raccorder l'installation de filtre avec son groupe de branchement 63 d'une manière particulièrement simple à un unique module de couplage approprié (non représenté). 15 REVENDICATIONS 1 ) Installation pour commander des chemins de passage d'une installation d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne en fonction de la température, comportant : - une entrée de retour (18) pour évacuer le carburant en excédant du moteur à combustion interne ; - une sortie de retour (20) pour évacuer le carburant vers un réservoir d'alimentation ; -une entrée d'alimentation (14) pour fournir le carburant à partir du réservoir ; - une sortie d'alimentation (16) pour évacuer le carburant vers le moteur à combustion interne ; et - un organe de commande (24) qui ouvre et ferme sélectivement la sortie de retour (20), l'organe de commande (24) étant commandé en fonction de la température de mélange de carburant traversant l'entrée de retour (18) et arrivant dans l'entrée d'alimentation (14). 2 ) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe de commande (24) est commandé par un élément dilatable (26) placé dans une chambre (50) dans laquelle il est baigné par le carburant lorsque la sortie de retour (20) est fermée, ce carburant étant four-ni d'une part par l'entrée de retour (18) et d'autre part par l'entrée d'alimentation (14). 3 ) Installation selon les revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'organe de commande (24) comporte une première zone d'étanchéité (32) permettant de fermer la liaison entre l'entrée de retour (18) et la sortie de retour (20) et une seconde zone d'étanchéité (40) qui permet de fermer la communication entre l'entrée de retour (18) et la sortie d'alimentation (16). 4 ) Installation selon la revendication 3,caractérisée en ce que la première zone d'étanchéité (32) comporte un distributeur à tiroirs (34). 5 ) Installation selon les revendications 3 ou 4, caractérisée en ce que la seconde zone d'étanchéité (40) comporte une soupape à siège (42) réalisée notamment avec un élément d'étanchéité élastique (44). 6 ) Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'organe de commande (24) est réalisé comme unique tiroir sur lequel la première zone d'étanchéité (32) est réalisée sous la forme d'une soupape à tiroirs (34) et la seconde zone d'étanchéité (40) sous la forme d'un siège de soupape (42). 7 ) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe de commande (24) est en forme de tiroir dont une zone d'extrémité dans la direction de coulissement comporte l'entrée de retour (18) et dont l'autre zone d'extrémité comporte la sortie d'alimentation (16). 8 ) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe de commande (24) est en forme de tiroir qui comporte dans la direction de coulissement, sur une zone latérale, l'entrée d'alimentation (14) et la sortie de retour (20). 9 ) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la sortie d'alimentation (16) comporte une installation de filtre pour évacuer le carburant et l'installation comporte une autre entrée (62) pour fournir le carburant de l'installation de filtre ainsi qu'une autre sortie(64) pour évacuer le carburant venant de l'installation de filtre vers un moteur à combustion interne. 10 ) Installation de filtre notamment filtre à carburant, comportant une 5 installation (10) selon l'une des revendications 1 à 9. 10