Brevet FR3055673A1 — publié le 20180309

SYSTEME ET PROCEDE DE FILTRATION DU CARBURANT D'ALIMENTATION D'UN VEHICULE AUTOMOBILE [1] L'invention concerne, de façon générale, la filtration de carburant, en particulier au sein d'un véhicule automobile. [2] L'invention porte plus particulièrement sur système et un procédé de filtration du carburant d'alimentation du moteur d'un véhicule automobile. [3] De manière connue, un véhicule automobile thermique comprend un moteur thermique transformant l'énergie thermique dégagée par la combustion de carburant dans le moteur en énergie mécanique entraînant la rotation des roues du véhicule. [4] Aujourd'hui, le moteur thermique d'un véhicule est alimenté avec un carburant qui stocké dans un réservoir avant d'être injecté dans le moteur par un système de pompe. Lorsque la température du carburant est basse, des cristaux de paraffine se forment dans le carburant et s'accumulent au niveau de la pompe d'injection du carburant. La pompe d'injection ne peut alors plus fournir la pression de carburant nécessaire au bon fonctionnement du moteur, ce qui entraîne un calage du moteur ou empêche le démarrage du moteur. [5] Il est connu de placer un filtre en amont de la pompe d'injection afin de retenir les cristaux de paraffine avant que ces derniers ne passent dans la pompe d'injection. Cependant, lorsqu'une quantité importante de cristaux de paraffine est retenue par le filtre, ces derniers créent un bouchon, empêchant le passage de carburant à travers le filtre et donc l'injection de carburant dans le moteur. [6] Aussi, on connait par le document FR2603950 Al un circuit d'alimentation du moteur en carburant comprenant un filtre entre le réservoir et la pompe d'injection, ledit circuit comprenant en outre une dérivation contournant le filtre afin de permettre le passage de carburant lorsqu'un bouchon de paraffine s'est formé au niveau du filtre. Ce circuit comprend une soupape insérée dans la dérivation qui est ouverte lorsque le filtre est bouché afin de permettre à la pompe d'être alimentée en carburant. [7] Cependant une telle solution présente des inconvénients. En effet, lorsque la soupape est ouverte, la pompe d'injection est alimentée en carburant non filtré qui contient 3055673 2 donc des cristaux de paraffine qui peuvent s'accumuler dans la pompe est engendrer les problèmes cités précédemment. [8] L'invention vise donc à résoudre ces inconvénients en proposant un système de filtration de carburant permettant de filtrer le carburant et d'injecter du carburant malgré la 5 formation d'un bouchon. [9] Pour parvenir à ce résultat, la présente invention concerne un système de filtration d'un carburant d'alimentation d'un moteur thermique de véhicule automobile, ledit système de filtration étant adapté pour être relié à l'entrée d'une pompe d'injection de carburant dans ledit moteur thermique, ledit système de filtration comprenant un premier 10 filtre à carburant et une vanne montée à la sortie dudit premier filtre à carburant, ladite vanne comprenant au moins une entrée de carburant, une première sortie et une deuxième sortie de carburant, ladite vanne étant adaptée pour basculer entre au moins deux modes de fonctionnement dans chacun desquels une seule desdites sorties est adaptée pour être reliée fluidiquement à l'entrée de ladite pompe d'injection, ledit système 15 de filtration comprenant en outre au moins un deuxième filtre à carburant monté entre ladite première sortie et l'entrée de la pompe d'injection, ledit deuxième filtre à carburant étant configuré pour retenir des cristaux de paraffine. [0010] Grâce au système selon l'invention, la filtration du carburant en amont de la pompe d'injection est optimisée grâce au basculement de la vanne permettant 20 l'écoulement du carburant soit à travers le deuxième filtre en cas de risque important de formation de cristaux de paraffine dans le carburant, soit à travers une autre conduite en cas de formation d'un bouchon au niveau du deuxième filtre. Dans tous les modes de fonctionnement du système, le carburant est filtré par le premier filtre placé en amont de la vanne afin de garantir que le carburant entrant dans la pompe d'injection est filtré. Une 25 telle filtration permet ainsi de limiter les risques que le moteur calle ou ne démarre pas du fait d'une mauvaise alimentation en carburant. [0011] Les termes amont, aval, entrée et sortie sont définis par rapport à l'écoulement d'amont en aval du carburant dans le véhicule depuis la sortie du réservoir de carburant jusqu'à l'entrée du moteur thermique. 30 [0012] Avantageusement, la taille de maille du deuxième filtre à carburant est de l'ordre de 120 3055673 3 [0013] Avantageusement, la vanne comprend exactement trois voies : l'entrée, la première sortie et la deuxième sortie. [0014] L'invention concerne également un véhicule comprenant un moteur thermique, une pompe d'injection de carburant dans ledit moteur thermique et un système de filtration 5 du carburant, tel que présenté précédemment, monté à l'entrée de ladite pompe d'injection. [0015] L'invention vise en outre un procédé de filtration du carburant d'alimentation d'un moteur thermique de véhicule automobile, ledit véhicule comprenant une pompe d'injection de carburant dans ledit moteur thermique et une vanne comprenant au moins 10 une entrée de carburant et au moins une première et une deuxième sorties de carburant, chacune desdites sorties étant reliées à ladite pompe d'injection afin d'alimenter cette dernière en carburant, le véhicule comprenant au moins un filtre à carburant entre la première sortie et la pompe d'injection configuré pour retenir des cristaux de paraffine, le procédé comprenant une étape de mesure d'au moins un paramètre du véhicule, et une 15 étape de commande d'ouverture de la première ou de la deuxième sortie à partir de la valeur mesurée dudit paramètre. [0016] Avantageusement, ledit au moins un paramètre est la température du carburant et/ou la température extérieure et/ou la pression du carburant à l'entrée de la vanne. [0017] Avantageusement, les paramètres mesurés durant l'étape de mesure étant la 20 température du carburant, la température extérieure et la pression du carburant à l'entrée de la vanne, l'ouverture de la première ou de la deuxième sortie est commandée à partir de la valeur mesurée desdits paramètres. [0018] Avantageusement, l'ouverture de la deuxième sortie est commandée si la pression du carburant à l'entrée de la vanne est supérieure à une valeur prédéterminée 25 durant un temps prédéterminé. Ledit temps prédéterminé peut de préférence faire l'objet d'une calibration. [0019] Avantageusement, l'ouverture de la deuxième sortie est commandée si la pression du carburant à l'entrée de la vanne est supérieure à une valeur prédéterminée et si la température du carburant est supérieure à une valeur prédéterminée et/ou si la 30 température extérieure est supérieure à ladite valeur prédéterminée durant ledit temps prédéterminé. 3055673 4 [0020] Avantageusement, ledit au moins un paramètre du véhicule est mesuré préalablement au démarrage du moteur. [0021] Avantageusement, le procédé comprend une étape préliminaire d'initialisation de la vanne durant laquelle l'ouverture de la première sortie ou de la deuxième sortie est 5 déterminée à partir dudit au moins un paramètre mesuré. [0022] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement, et en référence aux dessins qui montrent : - la figure 1, un schéma d'un premier mode de fonctionnement du système de 10 filtration selon l'invention, - la figure 2, un schéma d'un deuxième mode de fonctionnement du système de filtration de la figure 1, - la figure 3, un mode de réalisation du procédé de filtration selon l'invention. [0023] Dans ce qui va suivre, les modes de réalisation décrits s'attachent plus 15 particulièrement à une mise en oeuvre du système de filtration selon l'invention au sein d'un véhicule automobile. Cependant, toute mise en oeuvre dans un contexte différent, en particulier dans tout type de véhicule, est également visée par la présente invention. [0024] Les figures 1 à 2 représentent un véhicule automobile 100 comprenant un moteur thermique 10, un réservoir 20 de carburant C, une pompe 30 d'injection du carburant C 20 dans le moteur thermique 10 et un système 40 de filtration du carburant C. [0025] Le moteur thermique 10 comprend une pluralité de chambres de combustion (non représentée) dans chacune desquelles un mélange de carburant C et d'air est introduit. Lors de la combustion du mélange, un piston (non représenté) monté coulissant dans la chambre de combustion est entraîné en translation, permettant ainsi au moteur thermique 25 10 de transformer l'énergie thermique de la combustion en énergie mécanique permettant de mouvoir le véhicule. [0026] Dans cet exemple, le moteur thermique 10 est un moteur Diesel et le carburant C est du diesel. Cependant, il va de soi que l'invention s'applique à tout type de moteur ainsi qu'à tout type de carburant adapté pour alimenter le moteur du véhicule. Le diesel 3055673 5 comprend des additifs, tels que de la paraffine, afin d'améliorer ses propriétés thermophysiques et sa stabilité dans le réservoir 20 face aux conditions extérieures. [0027] Le réservoir 20 est adapté pour permettre de stocker du carburant C afin de permettre une autonomie du véhicule 100 en carburant C. De manière classique, le 5 réservoir 20 est placé dans le véhicule 100 à une certaine distance du moteur 10. Le carburant C est adapté pour circuler d'amont en aval du réservoir 20 au moteur 10. Le carburant C circule à travers des conduites 50 reliant les différents éléments du circuit d'alimentation. [0028] La pompe d'injection 30 est une pompe dite haute pression. Elle est adaptée pour 10 mettre le carburant C sous pression en amont du moteur thermique 10 afin de permettre l'injection d'une quantité déterminée de carburant C dans la chambre de combustion. La pompe d'injection 30 comprend un filtre interne 31 adapté pour filtrer le carburant C traversant la pompe d'injection 30 et avant son injection dans le moteur 10. Une telle pompe d'injection 30 étant connue, elle ne sera pas décrite plus en détail. 15 [0029] Le système de filtration 40 est adapté pour filtrer le carburant C entre le réservoir 20 et la pompe d'injection 30 afin de garantir un niveau de propreté au niveau de la pompe 30 et de prévenir l'accumulation dans la pompe d'injection 30 de cristaux de paraffine qui peuvent se former lorsque la température extérieure au véhicule 100 ou la température du carburant C est basse, notamment inférieure à 0°C cu à la température limite de filtrabilité 20 du carburant C. [0030] Comme illustré sur les figures 1 à 2, le système de filtration 40 comprend une pompe basse pression 41, un premier filtre à carburant 42, une vanne 43 et un deuxième filtre à carburant 44. [0031] La pompe basse pression 41 est placée en aval ou à l'intérieur du réservoir 20 25 afin de faire circuler le carburant C stocké dans le réservoir 20 jusqu'à la pompe d'injection 30. La pompe basse pression 41 peut être située à proximité du réservoir 20. Avantageusement, une crépine peut être placée en amont de la pompe basse pression 41. Une telle pompe basse pression 41 étant connue, elle ne sera pas décrite plus en détail. [0032] Un premier filtre à carburant 42 est placé en sortie de la pompe basse pression 30 41 afin de filtrer les particules présentent dans le carburant C, telles que des cristaux de 3055673 6 paraffine. Lorsque la pompe basse pression 41 est montée dans le réservoir 20, le premier filtre 42 est, de préférence, monté à la sortie du réservoir 20. [0033] La vanne 43 est placée entre le premier filtre 42 et la pompe d'injection 30 afin de prévenir l'accumulation de paraffine à l'entrée de la pompe d'injection 30 du fait de la 5 distance entre la pompe 30 et le premier filtre 42. [0034] La vanne 43 est une vanne à trois voies comprenant une entrée E, une première sortie S1 et une deuxième sortie S2. Le carburant C entre dans la vanne 43 par l'entrée E et sort par une seule des deux sorties S1, S2 : la sortie du carburant C par l'une de ces sorties S1, S2 permet ainsi de définir deux modes de fonctionnement de la vanne 43. 10 [0035] Il a été présenté une vanne 43 à trois voies, mais il va de soi qu'elle pourrait en comprendre un nombre différent, notamment plus de trois, et comprendre plus de deux sorties. [0036] Dans un premier mode de fonctionnement, également désigné « mode piège à paraffine », la première sortie S1 est ouverte et la deuxième sortie S2 est fermée, comme 15 illustré à la figure 1, de manière à ce que le carburant C sorte de la vanne 43 par la première sortie S1. Dans ce premier mode de fonctionnement, le carburant C traverse un deuxième filtre 44 placé entre la première sortie S1 de la vanne 43 et la pompe d'injection 30. Ainsi, le carburant C est filtré entre le premier filtre 42 et l'entrée de la pompe d'injection 30 afin de filtrer les cristaux de paraffine qui peuvent se former lors de la 20 circulation du carburant C entre le premier filtre 42 et l'entrée de la pompe d'injection. Avantageusement, le deuxième filtre 44 est placé à proximité de l'entrée de la pompe d'injection 30 afin d'optimiser la filtration de paraffine, notamment lorsque le premier filtre 42 est monté à la sortie du réservoir 20, soit relativement loin de la pompe d'injection 30. [0037] De préférence, la taille de maille du deuxième filtre 44 est de l'ordre de 120 25 [0038] Dans un deuxième mode de fonctionnement, également désigné « mode normal », la première sortie S1 est fermée et la deuxième sortie est ouverte, comme illustré à la figure 2, de manière à ce que le carburant C sorte de la vanne 43 par la deuxième sortie S1. Dans ce deuxième mode de fonctionnement, le carburant circule directement de la vanne 43 jusqu'à la pompe d'injection 30. Autrement dit, dans le 30 deuxième mode de fonctionnement de la vanne 43, le carburant C ne traverse pas le deuxième filtre 44. Ainsi lorsqu'un bouchon de paraffine se forme au niveau de ce 3055673 7 deuxième filtre 44, le carburant C peut circuler jusqu'à la pompe d'injection 30 en passant par la deuxième sortie S2 de la vanne 43. [0039] En basculant entre ces modes de fonctionnement, la vanne 43 permet ainsi de sélection un des circuits d'écoulement du carburant C afin notamment de faire circuler ou 5 non le carburant C à travers le deuxième filtre 44. [0040] Afin de commander l'ouverture et la fermeture des sorties S1, S2 de la vanne 43, le système de filtration 40 comprend un module de mesure 45. [0041] Le module de mesure 45 permet de mesurer au moins un paramètre du véhicule 100 tel que la température du carburant C, la température extérieure, la pression du 10 carburant C en amont de la vanne 43, etc. Selon un mode de réalisation, le module de mesure 45 envoie au moins une mesure d'au moins un des paramètres à un calculateur (non représenté) du véhicule 100, la température extérieure pouvant alors être mesurée par le véhicule 100. [0042] Le mode de fonctionnement de la vanne 43 est alors sélectionné à partir des 15 mesures faites par le module de mesure 45. La vanne 43 peut notamment être commandée par le calculateur du véhicule 100 adapté pour recevoir les mesures du module de mesure 45 et déterminer le mode de fonctionnement de la vanne 43 à sélectionner. [0043] Il va maintenant être présenté le procédé de filtration selon l'invention en 20 référence à la figure 3. [0044] Suite au démarrage du véhicule automobile 100 (Etape E10), également désignée « key-on » en langue anglaise, la pompe basse pression 41 est activée et la vanne 43 est initialisée (Etape E20). Dans ce but, le module de mesure 45 mesure la température du carburant (Etape E21), la température extérieure (Etape E22) et la 25 pression du carburant C à l'entrée E de la vanne 43 (Etape E23). [0045] Le calculateur détermine alors le mode de fonctionnement à sélectionner (Etape E24) afin de commander la vanne 43 à partir des valeurs mesurées. Le calculateur détermine le mode de fonctionnement à sélectionner à partir d'une cartographie qui va maintenant être décrite. 3055673 8 [0046] Tout d'abord, si pendant un temps prédéterminé, de préférence de l'ordre de 1 seconde, la pression mesurée est supérieure à une valeur seuil prédéterminée, de préférence de l'ordre de 6,7 bars, la vanne 43 bascule en mode normal. Une telle valeur seuil est déterminée de manière à permettre de détecter l'accumulation de paraffine au 5 niveau du deuxième filtre 44. Ainsi, lorsque la pression à l'entrée E de la vanne 43 est supérieure à ce seuil, la vanne 43 bascule en mode normal afin que le carburant C circule par la deuxième sortie S2 en vue d'alimenter la pompe d'injection 30 en carburant C malgré le bouchon de paraffine formé en amont du deuxième filtre 44. [0047] Si la pression mesurée est inférieure à la valeur seuil prédéterminée, le 10 calculateur compare la température du carburant et la température extérieure à une valeur seuil prédéterminée, de préférence de l'ordre de 0 °C. Si l'une de ces températures mesurées est inférieure au seuil prédéterminée, la vanne 43 bascule en mode piège à paraffine afin que le deuxième filtre 44 piège les cristaux de paraffine formés dans le carburant C du fait de la température inférieure à la valeur seuil. Si cette température 15 mesurée est supérieure au seuil prédéterminée, la vanne 43 peut basculer en l'un ou l'autre des modes de fonctionnement. [0048] Lorsque la vanne est initialisée, la pompe d'injection 30 est activée et le moteur 10 démarre (Etape 30). Le module de mesure 45 mesure alors, de manière continu ou périodique, la température du carburant (Etape E40), la température extérieure (Etape 20 E50) et la pression du carburant C à l'entrée E de la vanne 43 (Etape E60). La vanne 43 est alors commandée (étape E70) à partir de la cartographie décrite précédemment durant l'utilisation du véhicule 100. Ainsi, le mode de fonctionnement de la vanne 43 peut être basculé après le démarrage du moteur 10, notamment pour basculer en mode piège à paraffine en cas de baisse de la température sur le trajet du véhicule 100 ou bien pour 25 basculer en mode normal en cas de formation d'un bouchon de paraffine au niveau du deuxième filtre 44. [0049] De manière optionnelle, dans une configuration particulière du système, la vanne 43 peut être commandée en mode piège à paraffine lorsque le véhicule 100 est utilisé dans un pays où la qualité du carburant C nécessite de filtrer le carburant C. 30 [0050] Le basculement entre les modes de fonctionnement de la vanne 43 permet également d'optimiser le temps de démarrage du moteur, notamment en sortie d'usine ou au service après-vente, en proposant plusieurs configurations du circuit d'écoulement du carburant C, notamment, dans le cas d'une vanne 43 comprenant une troisième sortie 3055673 9 (non représentée) reliée au retour commun de la pompe d'injection 30 et des injecteurs, en permettant le dégazage du circuit d'écoulement après une intervention sur un des filtres à carburant 41, 44. REVENDICATIONS: 1. Système (40) de filtration d'un carburant (C) d'alimentation d'un moteur thermique (10) de véhicule automobile (100), ledit système de filtration (40) étant adapté pour être relié à l'entrée d'une pompe (30) d'injection de carburant (C) dans ledit moteur thermique (10), ledit système de filtration (40) comprenant un premier filtre à carburant (42) et une vanne (43) montée à la sortie dudit premier filtre à carburant (42), ladite vanne (43) comprenant au moins une entrée (E) de carburant, une première sortie (S1) et une deuxième sortie (S2) de carburant, ladite vanne (43) étant adaptée pour basculer entre au moins deux modes de fonctionnement dans chacun desquels une seule desdites sorties (S1, S2) est adaptée pour être reliée fluidiquement à l'entrée de ladite pompe d'injection (30), ledit système de filtration (40) comprenant en outre au moins un deuxième filtre à carburant (44) monté entre ladite première sortie (S1) et l'entrée de la pompe d'injection (30), ledit deuxième filtre à carburant (44) étant configuré pour retenir des cristaux de paraffine. 2. Système (40) selon la revendication 1, dans lequel la vanne (43) comprend exactement trois voies : l'entrée (E), la première sortie (S1) et la deuxième sortie (S2). 3. Véhicule (100) comprenant un moteur thermique (10), une pompe (30) d'injection de carburant (C) dans ledit moteur thermique (10) et un système de filtration du carburant, selon l'une des revendications précédentes, monté à l'entrée de ladite pompe d'injection (30). 4. Procédé de filtration du carburant d'alimentation d'un moteur thermique (10) de véhicule automobile (100), ledit véhicule (100) comprenant une pompe (30) d'injection de carburant (C) dans ledit moteur thermique et une vanne (43) comprenant au moins une entrée de carburant (E) et au moins une première (S1) et une deuxième (S2) sorties de carburant, chacune desdites sorties (S1, S2) étant reliées à ladite pompe (30) afin d'alimenter cette dernière en carburant (C), le véhicule (100) comprenant au moins un filtre à carburant (44) entre la première sortie (S1) et la pompe (30) configuré pour retenir des cristaux de paraffine, le procédé comprenant : - au moins une étape (E21, E22, E23, E40, E50, E60) de mesure d'au moins un paramètre du véhicule (100), et - une étape (E24, E60) de commande d'ouverture de la première (S1) ou de la deuxième (S2) sortie à partir de la valeur mesurée dudit paramètre. 3055673 11 5. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel ledit au moins un paramètre est choisi parmi la température du carburant, la température extérieure ou la pression du carburant à l'entrée de la vanne (43). 6. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel, les paramètres mesurés 5 durant l'étape de mesure (E21, E22, E23, E40, E50, E60) étant la température du carburant, la température extérieure et la pression du carburant à l'entrée de la vanne (43), l'ouverture de la première (S1) ou de la deuxième (S2) sortie est commandée à partir de la valeur mesurée desdits paramètres. 7. Procédé selon l'une des revendications 5 à 6, dans lequel l'ouverture de la deuxième 10 sortie (S2) est commandée si la pression du carburant à l'entrée de la vanne (43) est supérieure à une valeur prédéterminée durant un temps prédéterminé. 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel l'ouverture de la deuxième sortie (S2) est commandée si la pression du carburant à l'entrée de la vanne (43) est supérieure à une valeur prédéterminée et si la température du carburant est supérieure à une valeur 15 prédéterminée et/ou si la température extérieure est supérieure à ladite valeur prédéterminée durant ledit temps prédéterminé. 9. Procédé selon l'une des revendications 4 à 8, dans lequel ledit au moins un paramètre du véhicule (100) est mesuré (E21, E22, E23) préalablement au démarrage (E10) du moteur (10). 20 10. Procédé selon l'une des revendications 4 à 9, comprenant une étape (E20) préliminaire d'initialisation de la vanne (43) durant laquelle l'ouverture de la première sortie (S1) ou de la deuxième sortie (S2) est déterminée à partir dudit au moins un paramètre mesuré. 25