Brevet FR2945080A1 — publié le 20101105

Le domaine technique de la présente invention est celui des filtres à gazole comportant un moyen de séparation de l'eau et des dispositifs d'alimentation en gazole d'un moteur à combustion interne comportant un tel filtre. Lors de la filtration du gazole, il est nécessaire de limiter la concentration en eau qui, lorsqu'elle est présente en trop grande quantité dans le carburant, risque d'affecter le système de distribution et d'injection en favorisant la corrosion de ce circuit. Pour extraire l'eau du carburant, on utilise des filtres comportant un élément filtrant séparateur d'eau, c'est-à-dire capable de séparer l'eau du carburant. La séparation d'eau est généralement réalisée au niveau du média de filtration, par exemple au moyen d'un média ou d'une toile hydrophobe qui empêche l'eau de traverser le média, par l'utilisation d'un média coalesceur dont les fibres qui le composent vont favoriser le regroupement des gouttelettes d'eau contenues dans le gazole en gouttes de taille plus importante (phénomène de coalescence) qui vont ensuite descendre par gravité en bas du filtre, ou par la combinaison d'un média coalesceur et d'une toile hydrophobe. L'eau est ensuite collectée au fond du filtre pour être purgée manuellement. Cependant de tels dispositifs ne sont pas satisfaisants car ils imposent une surveillance du niveau d'eau et une intervention manuelle, ce qui peut s'avérer problématique lorsque le filtre est difficilement accessible (notamment lorsque le filtre est immergé dans un réservoir de carburant). On connaît déjà différents dispositifs de filtration permettant de séparer l'eau du gazole et de la purger automatiquement lorsque l'eau atteint un niveau défini. A titre d'exemple, la demande EP1555424 décrit un dispositif permettant de purger l'eau à l'arrêt du véhicule et le brevet EP1226352 décrit un dispositif permettant de purger l'eau au démarrage du véhicule et lorsque l'eau a atteint un niveau prédéterminé. Un inconvénient de ces dispositifs réside dans le fait qu'ils nécessitent l'utilisation de servovalves, de pompes et de détecteurs, ce qui s'avère coûteux, consommateur d'énergie et entraîne une augmentation du poids et de l'encombrement. L'invention vise à résoudre ces problèmes techniques en proposant un dispositif d'alimentation et de filtration en gazole permettant d'évacuer l'eau en permanence. L'invention a donc pour objet un filtre à gazole, comportant un boîtier dans lequel est disposé un élément filtrant séparateur d'eau, ledit boîtier comportant au moins une entrée de gazole brut, une sortie de gazole filtré, une zone de stockage d'eau et une sortie d'évacuation d'eau, filtre caractérisé en ce que la sortie d'évacuation d'eau est reliée à l'entrée de gazole brut par une tubulure de recirculation d'eau permettant une circulation d'eau depuis la sortie d'évacuation d'eau vers l'entrée de gazole brut. Selon une caractéristique de l'invention, le filtre à gazole comporte un diffuseur disposé entre la tubulure de recirculation d'eau et l'entrée de gazole brut afin de diffuser l'eau dans le gazole entrant. Selon une autre caractéristique de l'invention, le diffuseur se présente sous la forme d'un hydroéjecteur. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'entrée de gazole brut comporte un venturi afin de générer un phénomène d'aspiration de l'eau. Selon une autre caractéristique de l'invention, la tubulure de recirculation d'eau comporte un moyen de calibrage du débit d'eau. L'invention concerne également un module d'alimentation en gazole d'un moteur à combustion interne comportant un circuit d'alimentation du moteur, une canalisation d'approvisionnement en gazole brut, un filtre à gazole présentant au moins un élément filtrant séparateur d'eau, une entrée de gazole brut reliée à ladite canalisation d'approvisionnement en gazole brut, une sortie de gazole filtré reliée au circuit d'alimentation du moteur, une zone de stockage d'eau et une sortie (10) d'évacuation d'eau, module caractérisé en ce qu'il comporte une tubulure de recirculation d'eau reliée d'une part à la sortie d'évacuation d'eau du filtre et d'autre part à la canalisation d'approvisionnement en gazole brut. Selon une caractéristique de l'invention, que la tubulure de recirculation d'eau comporte un moyen de calibrage du débit d'eau. Selon une autre caractéristique de l'invention, la tubulure de recirculation d'eau est reliée à la canalisation d'approvisionnement en gazole brut au niveau d'une section présentant un venturi afin de générer un phénomène d'aspiration de l'eau. L'invention concerne enfin une méthode d'évacuation de l'eau d'un filtre à gazole mettant en oeuvre un filtre à gazole ou un module d'alimentation en gazole caractérisé en ce qu'on fait circuler le gazole à filtrer à travers un élément filtrant séparateur d'eau puis on réintroduit continuellement l'eau séparée du gazole dans le gazole brut en amont de l'élément filtrant. Un avantage de la présente invention réside dans le fait qu'elle permet d'évacuer continuellement l'eau excédentaire du gazole. Un autre avantage de l'invention réside dans le fait qu'elle ne nécessite aucun dispositif électromécanique pour évacuer l'eau. Un autre avantage encore réside dans le fait que l'invention est de conception simple et peu onéreuse. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante de plusieurs modes de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en regard des dessins joints dans lesquels : - la figure 1 est une représentation schématisée d'un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une représentation schématisée d'un second mode de réalisation, et - la figure 3 illustre un exemple de réalisation d'un hydroéjecteur. La figure 1 est une représentation schématique d'un module 1 d'alimentation en gazole d'un moteur à combustion interne selon l'invention. Le module 1 comporte un réservoir 2 de carburant, une canalisation 4 d'approvisionnement en gazole brut, un filtre à gazole 3 présentant au moins une entrée 9 de gazole brut reliée à la canalisation 4 d'approvisionnement en gazole brut, une sortie 13 de gazole filtré reliée à un circuit 6 d'alimentation du moteur en gazole propre, une zone 11 de stockage d'eau et une sortie 10 d'évacuation d'eau. La sortie 10 d'évacuation d'eau du filtre est reliée à une tubulure 5 de recirculation d'eau en communication avec la canalisation 4 d'approvisionnement en gazole brut. La tubulure 5 de recirculation d'eau comporte un moyen 8 de calibrage du débit d'eau afin de limiter la quantité d'eau réinjectée dans le gazole. Le moyen 8 de calibrage peut, par exemple, se présenter sous la forme d'une restriction de diamètre de la tubulure 5 de recirculation d'eau. On pourra également mettre en oeuvre un moyen de calibrage réglable, par exemple en utilisant une vis obturant partiellement la tubulure ou un robinet. La figure 2 est une représentation schématique illustrant un autre mode de réalisation de l'invention. Dans ce mode de réalisation, on propose d'intégrer la tubulure 5 de recirculation d'eau au filtre à carburant 3. Le filtre 3 selon ce mode de réalisation de l'invention comporte un boîtier (ou corps de filtre) 7 et un élément filtrant 12 séparateur d'eau. Le boîtier 7 présente au moins une entrée 9 de gazole brut, une sortie 13 de gazole filtré, une zone 11 de stockage d'eau et une sortie 10 d'évacuation d'eau. La sortie 10 d'évacuation d'eau est reliée à l'entrée 9 de gazole brut par une tubulure 5 de recirculation d'eau permettant une circulation d'eau depuis la sortie 10 d'évacuation d'eau vers l'entrée 9 de gazole brut. Un diffuseur est disposé entre la tubulure 5 de recirculation d'eau et l'entrée 9 de gazole brut afin de diffuser l'eau dans le gazole. Dans cet exemple de réalisation, le diffuseur est un hydroéjecteur, à effet venturi afin de générer un phénomène d'aspiration de l'eau (ce mode de réalisation est indiqué à titre illustratif et n'est pas restrictif de la portée de l'invention). La figure 3 illustre un exemple de réalisation du diffuseur. Dans cet exemple de réalisation, le diffuseur se présente sous la forme d'un hydroéjecteur (également appelé éducteur, mélangeur à jet ou pompe à jet). L'hydroéjecteur est réalisé d'une part par une buse 14 en communication avec l'entrée 9 de gazole brut et dont la surface externe de l'extrémité 15 est conique et d'autre part par la tubulure 5 de recirculation d'eau dirigée vers la surface externe conique de l'extrémité 15 de la buse 14 et perpendiculairement au flux de gazole entrant. La conicité de l'extrémité 15 de la buse 14 est définie par un angle a. Un moyen 8 de calibrage du débit d'eau permet de limiter la quantité d'eau réinjectée dans le gazole. Ce moyen de calibrage se présente, dans cet exemple de réalisation, sous la forme d'une diminution de diamètre de la tubulure 5 de recirculation d'eau. Le principe de l'invention est le suivant: Le média filtrant constituant l'élément filtrant 12 a une perméabilité comprise entre 0.5 et 5%, c'est-à-dire que 95% à 99,5% de l'eau contenue dans le carburant brut ne parvient pas à traverser le média filtrant et ruisselle au fond du filtre. Ainsi, lorsqu'un mélange eau/carburant est dirigé vers le média filtrant, le carburant filtré comporte une faible concentration d'eau dont la dilution est suffisante pour ne pas affecter le système de distribution et d'injection du carburant. L'invention propose donc d'utiliser cette caractéristique du média en mélangeant en permanence l'eau au carburant à filtrer afin de la diffuser à faible quantité dans le carburant en sortie de filtre. Ainsi, lorsque le carburant à filtrer contient une importante quantité d'eau, seule une infime partie traverse le média filtrant et le reste de l'eau s'accumule au fond 11 du boîtier. L'eau accumulée au fond du boîtier de filtre est ensuite re-circulée à l'entrée du filtre par l'hydroéjecteur et se mélange au gasoil d'entrée de filtre pour être de nouveau dirigée vers le média filtrant. L'invention permet donc de diffuser progressivement l'eau contenue dans le gazole. Le débit d'eau de l'hydroéjecteur est défini en fonction de la perméabilité de la barrière à l'eau et de la teneur en eau maxi acceptable en sortie de filtre. Il est établi que pour un débit de gasoil de 160 1/h, une diffusion d'eau en aval du média filtrant inférieure à 5 ml/h (soit une concentration en eau inférieure à 0,003%) est acceptable et ne nuit pas au fonctionnement du circuit de distribution de carburant. Par expérimentation, on a pu définir qu'une telle diffusion pouvait être obtenue en dimensionnant un filtre tel que décrit précédemment de la manière suivante : - Le diamètre interne à l'entrée 9 de gazole brut est de 5.5 mm - Le diamètre interne du moyen 8 de calibrage est de 1 mm - Le diamètre interne de la tubulure 5 de recirculation d'eau est de 4 mm - Le diamètre interne de la buse 14 est de 7 mm - Le diamètre interne de l'extrémité 15 de la buse 14 est 30 de 4.5 mm - La conicité a de l'extrémité 15 de la buse 14 est de 45° par rapport à l'axe de la buse 14. Les modes de réalisation de l'invention et dimensionnement ont été indiqués à titre illustratif et n'ont aucun caractère exhaustif. On pourra évidemment réaliser l'invention en adaptant les dimensions aux caractéristiques du module d'alimentation en gazole ou aux caractéristiques du média filtrant. L'utilisation d'un hydroéjecteur s'est expérimentalement révélée efficace pour la diffusion de l'eau dans le carburant brut mais ne constitue pas une limitation de l'invention qui pourra être réalisée sans un tel hydroéjecteur. REVENDICATIONS1. Filtre à gazole, comportant un boîtier (7) dans lequel est disposé un élément filtrant (12) séparateur d'eau, ledit boîtier (7) comportant au moins une entrée (9) de gazole brut, une sortie (13) de gazole filtré, une zone (11) de stockage d'eau et une sortie (10) d'évacuation d'eau, filtre caractérisé en ce que la sortie (10) d'évacuation d'eau est reliée à l'entrée (9) de gazole brut par une tubulure (5) de recirculation d'eau permettant une circulation d'eau depuis la sortie (10) d'évacuation d'eau vers l'entrée (9) de gazole brut. 2. Filtre à gazole selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un diffuseur disposé entre la tubulure (5) de recirculation d'eau et l'entrée (9) de gazole brut afin de diffuser l'eau dans le gazole entrant. 3. Filtre à gazole selon la revendication 2, caractérisé en ce que le diffuseur se présente sous la forme d'un hydroéjecteur. 4. Filtre à gazole selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'entrée (9) de gazole brut comporte un venturi afin de générer un phénomène d'aspiration de l'eau. 5. Filtre à gazole selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tubulure (5) de recirculation d'eau comporte un moyen (8) de calibrage du débit d'eau. 6. Module (1) d'alimentation en gazole d'un moteur à combustion interne comportant un circuit d'alimentation du moteur, une canalisation (4) d'approvisionnement en gazole brut, un filtre à gazole (3) présentant au moins un élément filtrant (12) séparateur d'eau, une entrée (9) de gazole brut reliée à ladite canalisation (4) d'approvisionnement en gazole brut, une sortie (13) de gazole filtré reliée au circuit d'alimentation du moteur, une zone (11) de stockage d'eau et une sortie (10) d'évacuation d'eau, module caractérisé en ce qu'il comporte une tubulure (5) de recirculation d'eau reliée d'une part à la sortie (10) d'évacuation d'eau du filtre et d'autre part à la canalisation (4) d'approvisionnement en gazole brut. 7. Module (1) d'alimentation en gazole d'un moteur à combustion interne selon la revendication 6, caractérisé en ce que la tubulure (5) de recirculation d'eau comporte un moyen (8) de calibrage du débit d'eau. 8. Module (1) d'alimentation en gazole d'un moteur à combustion interne selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que la tubulure (5) de recirculation d'eau est reliée à la canalisation (4) d'approvisionnement en gazole brut au niveau d'une section présentant un venturi afin de générer un phénomène d'aspiration de l'eau. 9. Méthode d'évacuation de l'eau d'un filtre à gazole mettant en oeuvre un filtre à gazole ou un module d'alimentation en gazole selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'on fait circuler le gazole à filtrer à travers un élément filtrant (12) séparateur d'eau puis on réintroduit continuellement l'eau séparée du gazole dans le gazole brut en amont de l'élément filtrant (12).