Brevet FR3076867A1 — publié le 20190719

PROCÉDÉ ET SYSTEME DE RECHAUFFAGE OPTIMISÉ D'UN FILTRE DE CARBURANT [0001 ]L'invention se rapporte à un procédé optimisé de maintien en température d'un filtre de protection de carburant, ainsi qu'à un système de réchauffage de filtre de mise en oeuvre de ce procédé. [0002]Cette invention se situe dans le domaine des carburants pour véhicules automobile, et plus particulièrement le réchauffage de gazole. Dans un véhicule comportant un moteur fonctionnant au gazole, une pompe de gavage reliée au réservoir de carburant alimente le moteur en carburant via un filtre. De plus, un système de réchauffage, associé au filtre, permet de maintenir le carburant à une température supérieure au point trouble du gazole. [0003] Un exemple d'ensemble d'alimentation 100 intégrant un tel filtre est présenté en référence à la figure 1. Dans cet ensemble, le filtre 5 est disposé sur le conduit 1 d'alimentation en gazole, entre le réservoir d'alimentation en carburant 2 et le moteur à combustion interne 10. Ainsi, sont agencés successivement sur le conduit d'alimentation 1 dans le sens d'écoulement du gazole jusqu'au moteur 10: le réservoir 2 ou « R », un module jauge pompe « MJP » 3 intégrant une pompe de gavage, le filtre 5 intégrant un capteur de température, un capteur bi-fonctionnel aval 6 de température et de pression, et un module d'injection 7 ou « INJ » de carburant dans le moteur 10. Ce module d'injection 7 comporte une entrée d'air 8 (l'air étant visualisé par le flux F1) ainsi que d'autres éléments (non représentés), tels qu'une pompe Haute Pression (dite HP), une rampe distributrice et des injecteurs. Le module jauge pompe « MJP » 3 assure une pression d'au moins 4 bars relatifs en entrée des injecteurs. Cette pompe HP est protégée par le filtre 5 qui élimine l'eau et les impuretés contenues dans le gazole. [0004] Le réchauffeur électrique 50 fonctionne de manière autonome après activation d'un transistor à effet de champ « MOSFET » 51 suite à une information donnée par un capteur de température interne à ce réchauffeur 50. Les autres équipements communiquent avec un calculateur multifonction « CMM » 9, pour lui fournir des données et recevoir des consignes et/ou des commandes. Ainsi, le MJP 3 est commandé par des consignes du calculateur multifonction 9 qui réceptionne 2 les consignes de pression en entrée du module jauge pompe 3, cette pression étant contrôlée et asservie par l'information de pression du capteur aval 6. Le réchauffeur 50 est couplé à des éléments chauffants 52 à coefficient de température positive (dit PTC), agencés entre deux plaques de diffusion 53. 5 [0005]Cependant, un tel système est un gros consommateur d'électricité, d'une puissance de l'ordre de 300W. [0006] De nombreuses solutions ont contribué à améliorer ce type de filtre. Par exemple, dans le document de brevet FR 2 657 651, un capteur thermique commande un ou deux systèmes de réchauffage du fuel, et permet ainsi de 10 maintenir constante la température du gazole dans le filtre. Le document W02006/07022 propose un filtre à gazole à double action, et contient un pré-filtre pour la séparation de l'eau, et un filtre fin pour l'élimination des impuretés. Et le document FR 3 018 554 propose un maintien du fuel à température constante avec une montée progressive de la puissance de chauffe, pour éviter un trop grand pic 15 d'intensité en début de chauffe. [0007] L'invention vise à s'affranchir de ces inconvénients, et pour ce faire, l'invention prévoit d'utiliser un suivi du besoin de chauffe du réchauffeur de filtre de carburant à partir d'une mesure de pression amont ou à partir de la reconstitution de cette pression amont pour établir, via un calculateur multifonction, la différence 20 de pression aux bornes du filtre. Ceci permet d'activer la fonction réchauffage moins fréquemment et moins longtemps, et permet de diminuer la consommation de courant, donc de diminuer les émissions de CO2. [0008] Plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé optimisé de maintien en température d'un filtre de carburant de véhicule automobile 25 comportant un réchauffeur et, à ses bornes, un système de mesure de pression, le véhicule automobile comportant un calculateur et un capteur de mesure de la température extérieure audit véhicule. Ce procédé se déroule selon les étapes successives suivantes, après mise en route et démarrage du réchauffage : - mesure de la différence de pression entre les bornes du filtre; 30 - si cette différence de pression est inférieure à un seuil de pression déterminé, le réchauffage est temporairement stoppé 3 - si cette différence de pression est supérieure ou égale à ce seuil, le réchauffeur est rétroactivé par le calculateur et la rétroaction est répétée jusqu'à l'instant où cette différence de pression devient inférieure audit seuil, le réchauffage étant alors temporairement stoppé tant que la différence de pression mesurée par 5 rétroaction reste inférieure audit seuil. [0009] La différence de pression aux bornes du filtre variant en fonction de la température du gazole avec une détection en pression plus sensible que la détection de température, le besoin en chauffage est alors adapté au plus près pour chauffer le gazole. 10 [0010] Selon une forme de mise en oeuvre avantageuse : - le seuil de pression déterminé est compris dans une plage compris entre 0, 2 et 5 bar ; - au démarrage du véhicule, si la température du filtre de carburant est inférieure à un seuil de température, le calculateur active le réchauffeur pendant 15 une durée minimale prédéterminée ; - le seuil de température extérieure est compris entre -5° et 0°C ; - la durée minimale prédéterminée de réchauffage est comprise entre 30 secondes et 2 minutes ; - une interruption du procédé peut être opérée à tout instant, en cours de 20 réchauffage rétroactivé et/ou après l'arrêt temporaire de réchauffage, en particulier lors d'une coupure du moteur du véhicule automobile. [0011]L'invention se rapporte également à un système de réchauffage de filtre mettant en oeuvre de ce procédé, comportant un filtre à carburant intégrant un réchauffeur du filtre. Un tel système comporte également une unité de gestion de 25 mesures de différences de pression reliée à chacune des bornes du filtre, ainsi qu'un calculateur en liaison avec l'unité de gestion des mesures de différences de pression et le réchauffeur pour recevoir des mesures de pression dudit système et transmettre des consignes de température au réchauffeur en fonction des mesures de pression reçues. 30 [0012] Selon certains modes de réalisation préférés : - la différence de pression entre les bornes du filtre est mesurée par des capteurs ; 4 - alternativement, la différence de pression entre les bornes du filtre est mesurée par reconstitution de la différence de pression entre les bornes du filtre par le calculateur; - le transistor à effet de champ est commandé par un capteur interne de 5 température ; - le système de réchauffage de filtre comportant une pompe de gavage, un capteur aval associé à un calcul de pression amont établi à partir d'une courbe de transfert de la pompe de gavage; - l'unité de gestion de mesures de différences de pression est choisie entre 10 un double capteur, chaque capteur étant relié à une borne du filtre, un capteur différentiel relié aux bornes du filtre, ou un capteur de pression aval et une reconstitution de la pression amont à partir de la courbe de transfert de la pompe de gavage, [0013] L'invention se rapporte également à un véhicule automobile 15 comportant au moins d'un système de réchauffage de filtre de carburant tel que défini ci-dessus. [0014] Sur les figures du présent texte, des éléments identiques ou analogues sont repérés par un même signe de référence qui renvoie au(x) passage(s) de la description qui le mentionne(nt). 20 [0015] D'autres données, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description non limitée qui suit, en référence aux figures annexées qui représentent, respectivement : - la figure 1, un schéma de principe d'un système de maintien en température d'un filtre de carburant de véhicule automobile, tel que classiquement 25 mis en oeuvre (déjà commentée) ; - la figure 2, un diagramme des principales étapes d'un exemple de mise en oeuvre du procédé optimisé de maintien en température d'un filtre de protection de pompe de carburant, et - la figure 3, le schéma de principe d'un système optimisé de maintien en 30 température d'un filtre de carburant de véhicule, selon l'invention. [0016]Sur le diagramme de la figure 2 est illustré un exemple de procédé optimisé de maintien en température d'un filtre de carburant de véhicule automobile 5 selon l'invention. Le véhicule automobile comportant un calculateur et une mesure de la température du carburant dudit véhicule, ce procédé se déroule selon les étapes successives suivantes, après mise en route « D » du procédé et démarrage du réchauffage « C » (étape 21). 5 [0017] Une mesure de la différence de pression dP entre les bornes du filtre est déclenchée et, en fonction d'une valeur seuil de cette différence, égale à 0, 5 bar dans l'exemple, deux options sont possibles (étape de test 22). Si cette différence dP est inférieure au seuil de pression de 0,5 bar, le réchauffeur 50 (cf. figures 1 et 3) est stoppé par passage à l'étape 23 d'arrêt temporaire du 10 réchauffage. [0018]Si cette différence dP est supérieure ou égale au seuil 0,5 bar, une rétroaction (boucle fléchée F2) est engagée vers l'étape 21 pour activer le réchauffeur 50 par le calculateur 90 (cf. figure 3); la rétroaction F2 est répétée jusqu'à l'instant où la différence de pression dP devient inférieure audit seuil à 15 l'étape de test 22; le réchauffage est alors stoppé à l'étape 23 d'arrêt temporaire du réchauffage, comme dans la première option. Lorsque le réchauffage est temporairement stoppé à l'étape 23, les mesures de différence de pression dP sont reprises à l'étape 22 (flèche F3) avec le même traitement alternatif. [0019]Dans ces conditions la durée nécessaire au réchauffage est 20 sensiblement diminuée par la prise en compte des différences de pressions dP à la place de la prise en compte des différences de température aux bornes B1 et B2 du filtre 5 car la pression mesure plus directement - et donc de manière plus rapide - la fluidité du gazole dans le filtre 5. [0020]De plus, des étapes d'interruption « I » sont avantageusement 25 prévues, à l'étape 26 en cours de réchauffage (entre les étapes 21 et 22), et à l'étape 27 en période d'arrêt temporaire de ce réchauffage (étape 23). Ces étapes d'interruption « I » 26 ou 27 peuvent être activées lors d'une rétroaction (flèche F2) soit après un arrêt temporaire (étape 23), par exemple dans les phases d'arrêt ou de coupure du moteur du véhicule. 30 [0021]La figure 3 présente le schéma d'un système optimisé de maintien en température d'un filtre de carburant de véhicule automobile selon l'invention, au sein d'un ensemble d'alimentation 101, de même type que l'ensemble 6 d'alimentation 100 (cf. figure 1). Ce système reprend les équipements de base de l'ensemble d'alimentation 100, à savoir le long du conduit d'alimentation 1, entre le réservoir « R » 2 et le moteur 10: le module MJP 3, le filtre 5 (avec le réchauffeur 50, et le transistor 51, le double capteur aval 6, et le module d'injection 7 munie de 5 l'entrée 8 d'air F1 (ce module d'injection 7 intégrant la pompe HP, la rampe distributrice et les injecteurs). [0022]Dans le présent système 101, la mesure de la différence de pression dP aux bornes B1 et B2 du filtre 5 est réalisée par un capteur amont 40, qui est un capteur bi-fonctionnel de température et de pression en amont du filtre 5, et un 10 calculateur multifonction 90 qui comporte une unité de gestion 91 de mesures de pression différentielle. Cette unité de gestion 91 qui détermine dans le cadre de l'invention les mesures de différences de pression dP prend en compte les informations de pression fournies par la loi de transfert de la pompe de gavage du module jauge pompe 3 - vitesse de rotation/débit/pression (caractéristiques du MJP 15 3) et par le capteur aval 6. Avantageusement, cette unité de gestion 91 peut également tenir compte d'autres paramètres, comme les variations de pression dues à l'encrassement du filtre, ou des fuites connues des équipements de l'ensemble d'alimentation 100. Dans un autre exemple de réalisation, le capteur amont 40 est remplacé par un système de calcul de la pression amont par le 20 calculateur 90, et la mesure de pression différentielle est reconstruite par le calculateur 90. [0023] Le calculateur 90 et l'unité de gestion de pression différentielle 91 transmettent des consignes au réchauffeur 50, en fonction des mesures de pression reçues par les deux capteurs 40 et 6. Le système de mesure de différence de 25 pression est au choix un double capteur bi-fonctionnel, chacun des capteurs étant relié à une borne B1 ou B2 du filtre 5, comme dans l'exemple de la figure 3, ou un unique capteur différentiel bi-fonctionnel relié aux bornes B1 et B2 du filtre 5. [0024] Ainsi, avec un tel système de réchauffage de gazole, un pilotage du chauffage est effectué à partir de la différence de pression mesurée entre les deux 30 capteurs 40 et 6 aux bornes B1 et B2 du filtre 5, en appliquant le procédé de la figure 2, ce qui permet une consommation moindre d'électricité. 7 [0025] L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés. Ainsi, le réchauffeur électrique peut comporter d'autres éléments que le transistor à effet de champ MOSFET et les trois plaques de diffusion de chauffage à coefficient de température positive dit PTC, ou comporter des composants 5 équivalents. Il est également possible de remplacer une mesure directe de pression par sa reconstitution par un calculateur. [0026] De plus, l'unité de gestion de pression différentielle 91 peut être utilisé pour déterminer le besoin de maintenance du filtre, à partir du suivi dans le temps de la perte de charge aux bornes du filtre. 10 [0027] Par ailleurs, le seuil de pression peut varier dans une fourchette de 0,2 à 5 bar ou selon des valeurs proches de cette fourchette. De même, le seuil de température et la durée minimale prédéterminée de réchauffage peuvent varier respectivement entre -5 et 00, et entre 30 secondeset 2 minutes, REVENDICATIONS1. Procédé de maintien en température d'un filtre de carburant (5) de véhicule automobile comportant un réchauffeur (50) et, à ses bornes (B1, B2), un système de mesure de pression (40, 6), le véhicule automobile comportant un calculateur (90) et un capteur de mesure de la température extérieure audit véhicule, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il se déroule selon les étapes successives suivantes, après mise en route (20) et démarrage du réchauffage (21): - mesure (22) de la différence de pression (dP) entre les bornes du filtre (5); - si cette différence de pression est inférieure à un seuil de pression déterminé, le réchauffage est temporairement stoppé (23) ; - si cette différence de pression est supérieure ou égale à ce seuil, le réchauffeur (50) est rétroactivé (F2) par le calculateur (90), la rétroaction étant répétée jusqu'à l'instant où cette différence de pression (dP) devient inférieure audit seuil, le réchauffage étant alors temporairement stoppé (23) tant que la différence de pression (dP) mesurée par rétroaction (F3) reste inférieure audit seuil. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le seuil de pression déterminé est compris dans une plage compris entre 0, 2 et 5 bar. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel si, au démarrage du véhicule, la température du filtre de carburant est inférieure à un seuil de température, le calculateur (90) active le réchauffeur (50) pendant une durée minimale prédéterminée. 4. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le seuil de température extérieure est compris entre -50 et 0°C 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, dans lequel la durée minimale prédéterminée de réchauffage est comprise entre 30 secondes et 2 minutes. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une interruption du procédé (26, 27) peut être opérée à tout instant. 9 7. Système de réchauffage de filtre (101) de mise en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un filtre à carburant (5) intégrant un réchauffeur (50) du filtre (5), caractérisé en ce qu'il comporte également une unité de gestion (91) de mesures de différences de 5 pression (dP) reliée à chacune des bornes (B1, B2) du filtre (5), ainsi qu'un calculateur (90) en liaison avec l'unité de gestion (91) des mesures de différences de pression (dP) et le réchauffeur (50) pour recevoir des mesures de pression dudit système (101) et transmettre des consignes de température au réchauffeur (50) en fonction des mesures de pression reçues. 10 8. Système de réchauffage de filtre selon la revendication précédente, dans lequel la différence de pression entre les bornes (B1, B2) du filtre (5) est mesurée par des capteurs (6, 40). 9. Système de réchauffage de filtre selon la revendication 7, dans lequel la différence de pression entre les bornes (B1, B2) du filtre (5) est mesurée 15 par reconstitution de la différence de pression entre les bornes (B1, B2) du filtre (5) par le calculateur (90). 10. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un système de réchauffage de filtre de carburant (101) selon l'une quelconque des revendications 7 à 9. 20