FR2868331A1 - Systeme de filtration de liquide comprenant des moyens de chauffage de liquide - Google Patents

Abstract

Système de filtration de liquide, notamment de gazole, comportant un élément filtrant (11) et une plaque de circuit imprimé (20) qui comporte un substrat (21) pourvu d'un circuit de cuivre (22) connecté, d'une part, à des moyens de chauffage (27) du liquide adaptés pour chauffer le liquide, et d'autre part, à un capteur de température (25) du liquide. Les moyens de chauffage (27) sont formés par au moins une piste de cuivre imprimée chauffante (27) réalisée sur le substrat (21) simultanément avec ledit circuit de cuivre (22).

Description

2868331 1

Système de filtration de liquide comprenant des moyens de chauffage de liquide.

La présente invention se rapporte aux systèmes de filtration de liquide comprenant des moyens de chauffage de liquide.

Plus particulièrement, l'invention concerne un système de filtration de liquide notamment de gazole, comportant un élément filtrant et une plaque de circuit imprimé qui comporte un substrat pourvu d'un circuit de cuivre connecté, d'une part, à des moyens de chauffage du liquide adaptés pour chauffer le liquide, et d'autre part, à un capteur de température du liquide.

La demande de brevet français FR 2 813 807 décrit un tel système de filtration dans lequel les moyens de chauffage sont formés par au moins une résistance à coefficient de température positif (CTP) directement soudé sur la plaque de circuit imprimé. Pour chauffer convenablement le liquide ou le gazole, il est néanmoins nécessaire d'utiliser plusieurs résistances de type CTP dont les dimensions et la capacité doivent être suffisantes pour assurer un chauffage rapide du gazole sans quoi, notamment au démarrage du moteur par temps froid, les particules de paraffine en suspension dans le gazole sont susceptibles de colmater l'élément filtrant. L'utilisation de résistances de type CTP sur une même plaque de circuit imprimé augmente donc de manière significative le coût de fabrication d'une telle plaque tout en augmentant également son volume d'encombrement dans le système de filtration.

Par ailleurs, pour améliorer les échanges thermiques entre les résistances de type CTP et le gazole, il est souvent nécessaire d'associer des diffuseurs thermiques, tels que des plaques d'aluminium, avec les résistances.

2868331 2 Toutefois, cette solution ne donne pas entière satisfaction dans la mesure où l'utilisation de ces diffuseurs thermiques augmente également le coût de fabrication et le volume d'encombrement de la plaque de circuit imprimé qui est généralement située dans un volume confiné du système de filtration.

La présente invention a notamment pour but de pallier les inconvénients mentionnés ci-dessus.

A cet effet, selon l'invention, un système de filtration du genre en question est essentiellement caractérisé en ce que les moyens de chauffage sont formés par au moins une piste de cuivre imprimée chauffante réalisée sur le substrat simultanément avec ledit circuit de cuivre, et en ce que ladite au moins une piste de cuivre imprimée est dimensionnée pour permettre un réchauffement du liquide par contact avec ladite au moins une piste de cuivre imprimée qui s'échauffe par effet joule lorsqu'elle est traversée par du courant.

Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, on peut éventuellement avoir recours, en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes: - la plaque de circuit imprimé comprend en outre une unité de commande reliée au capteur de température et à la piste chauffante, l'unité de commande étant notamment adaptée pour alimenter ou non en courant ladite piste chauffante en fonction d'informations provenant du capteur de température; - le système de filtration comprend un filtre qui comporte un boîtier délimitant un volume intérieur comportant, d'une part, une zone d'amont communiquant avec une entrée de liquide, et d'autre part, une zone d'aval séparée de la zone d'amont par l'élément filtrant et communiquant avec une sortie de gazole; - la plaque de circuit imprimé est disposée dans une 2868331 3 enceinte située à l'extérieur du filtre et en amont de l'entrée de liquide du boîtier du filtre; - la plaque de circuit imprimé est disposée dans la zone d'amont du boîtier du filtre; - la plaque de circuit imprimé est, en outre, connectée à des moyens de détection d'eau qui s'étendent vers le bas du boîtier jusqu'à une zone de collecte d'eau; - les moyens de détection d'eau comprennent deux sondes conductrices qui s'étendent chacune entre une extrémité inférieure située dans la zone de collecte d'eau et une extrémité supérieure connectée électriquement à la plaque de circuit imprimé disposée dans la partie supérieure du boîtier; - la plaque de circuit imprimé est, en outre, 15 connectée à des moyens de détection de colmatage de l'élément filtrant; - les moyens de détection de colmatage de l'élément filtrant comprennent d'une part, un premier capteur de pression connecté électriquement à la plaque de circuit imprimé et disposé dans la zone d'amont de l'élément filtrant, et d'autre part, un deuxième capteur de pression connecté électriquement à la plaque de circuit imprimé et disposé dans la zone d'aval de l'élément filtrant; - les moyens de détection de colmatage de l'élément filtrant comprennent un capteur de pression connecté électriquement à la plaque de circuit imprimé et disposé dans la zone d'aval de l'élément filtrant; - la partie supérieure du boîtier comprend un connecteur externe qui comporte des broches traversant le boîtier du filtre et s'étendant jusqu'à des extrémités inférieures situées dans le volume intérieur du boîtier, la plaque de circuit imprimé comportant par ailleurs des broches complémentaires qui coopèrent avec les extrémités inférieures des broches du connecteur externe pour raccorder 2868331 4 électriquement la plaque de circuit imprimé avec ledit connecteur; - la plaque de circuit imprimé comprend en outre au moins une broche de retour de signal d'information qui est connectée à au moins une broche complémentaire du connecteur externe, ladite au moins une broche complémentaire du connecteur externe étant destinée à être reliée à une unité centrale d'un véhicule à moteur; - la plaque de circuit imprimé est rapportée de manière fixe dans une enceinte délimitée par la partie supérieure du boîtier et une coupelle de telle sorte que l'entrée de liquide du boîtier débouche dans l'enceinte, l'enceinte étant en outre pourvue d'une sortie de liquide située en amont de l'élément filtrant, et ladite plaque de circuit imprimé étant directement interposée entre l'entrée et la sortie de liquide pour obliger un passage du liquide sur ladite au moins une piste chauffante; - la plaque de circuit imprimé est disposée verticalement ou horizontalement à l'intérieur de l'enceinte et ladite au moins une piste chauffante de la plaque de circuit imprimé est située au dessous des entrée et sortie de liquide pour former une enceinte de réserve de liquide; - la plaque de circuit imprimé comprend une pluralité de capteurs de température reliés à l'unité de commande et qui sont disposés sensiblement au niveau du contour d'une zone délimitée par la piste chauffante; - la plaque présente une première face sur laquelle est réalisée ladite au moins une piste chauffante et une deuxième face sur laquelle sont réalisées au moins une autre piste de cuivre imprimée chauffante et/ou au moins une pastille de cuivre imprimé chauffante; l'unité de commande de la plaque de circuit imprimé comprend: É un transistor de commande relié au capteur de 2868331 5 température, et É un transistor de puissance relié au transistor de commande et à ladite au moins une piste chauffante pour permettre une alimentation en courant de ladite au moins une piste chauffante en fonction d'informations provenant du capteur de température; - ladite au moins une piste chauffante est reliée en série avec un fusible de sécurité auto-réarmable à coefficient de température positif adapté pour limiter le courant traversant ladite au moins une piste chauffante à partir d'une température de seuil prédéterminée; - l'unité de commande de la plaque de circuit imprimé est formée par un circuit intégré à application spécifique; et - le capteur de température est formé par un élément résistif à coefficient de température négatif.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante de plusieurs de ses formes de réalisation, données à titre d'exemples non limitatifs, en regard des dessins.

Sur les dessins: - la figure 1 est une vue en perspective d'un filtre à gazole appartenant au système de filtration conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe verticale du filtre à gazole représenté sur la figure 1; - la figure 3 est une vue agrandie de la partie supérieure du filtre représenté sur la figure 2; - la figure 4 est une vue en coupe horizontale de la partie supérieure du filtre, montrant un exemple de réalisation de la disposition de la plaque de circuit imprimé à l'intérieur du filtre; - la figure 5 est une vue schématique en coupe verticale du filtre, montrant une partie des composants 2868331 6 électriques de la plaque de circuit imprimé ; - la figure 6 est une vue de la première face de la plaque de circuit imprimé selon un mode de réalisation donné; - la figure 7 est une vue de la deuxième face de la plaque de circuit imprimé ; - la figure 8 est une vue schématique en coupe d'une portion de la plaque de circuit imprimé, montrant un exemple de réalisation de la liaison entre des moyens de chauffage disposés sur les première et deuxième faces de la plaque de circuit imprimé ; - la figure 9 est une vue schématique de la plaque de circuit imprimé selon une variante de réalisation; - la figure 10 est une vue schématique illustrant un cas d'utilisation de la plaque de circuit imprimé représenté sur la figure 9; et - la figure 11 est une vue schématique en coupe verticale d'une enceinte dans laquelle est disposée la plaque de circuit imprimé, l'enceinte étant destinée à être située par exemple à l'extérieur du filtre appartenant au système de filtration.

Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires.

Les figures 1 et 2 représentent schématiquement un filtre à liquide appartenant à un système de filtration, et plus particulièrement un filtre à gazole 1 pour un véhicule automobile à moteur diesel.

Ce filtre à gazole 1 comprend un boîtier 2 présentant une partie supérieure 3 qui comporte une entrée de gazole 4, une sortie de gazole 5, un connecteur électrique externe 6 et un système de dégazage 7 connu en soi et formé dans l'exemple considéré ici par une vis de purge d'air. Le boîtier 2 est également pourvu sur sa paroi externe d'éléments d'accrochage 2a adaptés pour permettre une fixation par vissage ou par clipsage du filtre à gazole 1 sur une partie fixe du bloc moteur du véhicule ou tout autre partie fixe du moteur. A titre d'exemple, les éléments d'accrochage 2a peuvent se présenter sous la forme de queues d'arondes destinées à s'engager par coulissement dans des supports de forme complémentaire fixés sur une partie fixe du véhicule, les queues d'arondes venant en fin de coulissement s'encliqueter dans les supports pour assurer le maintien du filtre à gazole 1 en position.

La partie supérieure du boîtier 2 du filtre à gazole 1 se prolonge par un élément tubulaire 8 de forme sensiblement cylindrique de révolution autour d'un axe vertical Z, qui s'étend vers le bas jusqu'à une extrémité inférieure 8a pourvue d'un filetage destiné à coopérer par vissage avec un taraudage réalisé sur un couvercle inférieur 9.

Ce couvercle inférieur 9 forme avec le boîtier 2 une cuve 10 dans laquelle est disposé un élément filtrant il. Par ailleurs, le couvercle inférieur 9, lorsqu'il est vissé sur le boîtier 2, forme une zone de collecte d'eau 12 qui communique avec un dispositif de purge d'eau 13 réalisé sur le couvercle inférieur 9.

Ce couvercle inférieur 9 peut être dévissé du boîtier 2 afin notamment de remplacer l'élément filtrant 11 usagé par un nouvel élément filtrant. La paroi interne 9a du couvercle inférieur 9 peut également comprendre un logement 9b dans lequel est logé un ressort (non représenté) qui prend appui contre l'élément filtrant 11 et qui le sollicite élastiquement vers le haut lorsque le couvercle inférieur 9 est vissé sur le boîtier 2 du filtre à gazole 1.

L'élément filtrant 11 comprend un média filtrant lla qui peut être réalisé en papier plissé et qui présente une forme annulaire centrée sur l'axe de révolution Z. Ce média filtrant lla est disposé autour d'un tube rigide 2868331 8 perforé 14 qui délimite un espace intérieur creux. Par ailleurs, le média filtrant lla de l'élément filtrant 11 s'étend dans la direction de l'axe Z entre une extrémité inférieure sur laquelle est rapporté un flasque inférieur 15 étanche qui obture vers le bas l'espace intérieur creux de l'élément filtrant 11, et une extrémité supérieure sur laquelle est rapporté de manière étanche un flasque supérieur 16 de forme annulaire qui présente un rebord annulaire interne 16a qui fait saillie vers le haut et qui s'engage de manière étanche dans un puits central 17 qui communique avec la sortie de gazole 5.

Selon une variante de réalisation du système de maintient de l'élément filtrant 11, on peut également prévoir de monter serré le rebord annulaire 16a du flasque supérieur 16 à l'intérieur du puits central 17 de la partie supérieure 3 du boîtier 2.

Ainsi, l'élément filtrant 11 est interposé entre - l'entrée de gazole 4 qui communique avec l'extérieur de l'élément filtrant 11, en formant une zone d'amont 18, par l'intermédiaire d'un orifice d'entrée 41 de gazole réalisé sur la paroi interne supérieure 31 de la partie supérieure 3 du boîtier 2, et - le puits central 17 qui est relié avec la sortie de gazole 5 et qui communique avec l'espace intérieur creux de l'élément filtrant 11 en formant une zone d'aval 19 qui recueil le gazole filtré.

Comme on peut le voir sur les figures 1 à 7, le filtre à gazole 1 comprend également une plaque de circuit imprimé 20 disposée dans la zone d'amont 18 du filtre et plus particulièrement entre la paroi interne supérieure 31 de la partie supérieure 3 du boîtier 2 et le flasque supérieur 16 de l'élément filtrant 11.

Cette plaque de circuit imprimé 20 représentée plus en détail sur les figures 5 à 7 comprend principalement: 2868331 9 - un substrat rigide 21 réalisé à partir d'un matériau électriquement isolant, - un circuit de cuivre imprimé 22 directement porté par le substrat rigide 21, différents composants électriques 23, 24, 25, 26 qui seront décrits plus en détail dans la suite de la description et qui sont fixés sur le substrat 21 tout en étant reliés électriquement entre eux par le biais du circuit de cuivre imprimé 22, et - des moyens de chauffage 27 du gazole qui sont formés, conformément à l'invention, par au moins une piste ou une pluralité de pistes de cuivre imprimées 27 directement réalisées sur le substrat 21 en utilisant le cuivre ayant servi à connecter électriquement entre eux les différents composants électriques 23 à 26.

Cette piste de cuivre imprimée chauffante 27 est bien entendu dimensionnée et adaptée pour s'échauffer par effet joule lorsqu'elle est traversée par le courant pour permettre un réchauffement convenable du gazole venant au contact de cette piste chauffante 27.

A titre d'exemple et comme représenté sur les figures 2 à 5, la ou les pistes chauffantes 27 peuvent par exemple être réalisées sur la face supérieure 20a de la plaque de circuit imprimé qui est disposée en regard de la paroi interne 31 de la partie supérieure 3 du boîtier 2. Bien entendu, cette piste chauffante 27 réalisée en utilisant le circuit de cuivre imprimé de la plaque 20 permet d'avoir des tracés différents, par exemple en serpentin, de la piste chauffante avec des coûts réduits en configurant simplement le circuit de cuivre de la plaque 20 lors de sa réalisation. A titre d'exemple, le tracé de la piste chauffante 27 peut être optimisé pour recouvrir au maximum la face supérieure 20a de la plaque de circuit imprimé 20 de manière à optimiser le chauffage par effet 2868331 10 joule du gazole venant au contact de la face supérieure 20a de la plaque de circuit imprimé 20. A titre d'exemple, la piste chauffante de cuivre pourra par exemple présenter une épaisseur d'environ 35 m pour une largeur d'environ 0,6 mm.

Comme représenté sur la figure 5, le composant électrique 23 peut par exemple être formé par un transistor de puissance adapté pour fournir ou non un courant destiné à traverser la piste chauffante 27. Ce transistor de puissance 23 pourra par exemple être rapporté sur la face inférieure 20b de la plaque de circuit imprimé 20. Le composant électrique 24 peut quant à lui être par exemple formé par un fusible de sécurité autoréarmable 24 à coefficient de température positif qui comme il sera expliqué plus en détail dans la suite de la description est adapté pour limiter le courant traversant la piste chauffante 27 à partir d'une température de seuil prédéterminée. Ce fusible auto-réarmable 24 à coefficient de température positif pourra par exemple être formé par une "polyswitch" directement rapportée sur la face inférieure 20b de la plaque de circuit imprimé 20. Le composant électrique 25 peut quant à lui être formé par un capteur de température rapporté sur la face supérieure 20a de la plaque et de préférence en correspondance avec l'orifice d'entrée 41 de gazole directement réalisé sur la paroi interne 31 de la partie supérieure du boîtier 2. A titre d'exemple, ce capteur de température 25 peut être formé par un élément résistif à coefficient de température négatif. Le composant électrique 26 peut quant à lui être formé par un transistor de commande 26 relié au capteur de température 25 et au transistor de puissance 23, tandis que le fusible autoréarmable 24 est monté en série avec la ou les pistes de cuivre chauffantes 27 et le transistor de puissance 23. Les pistes de cuivre chauffantes 27 peuvent par exemple être placées de part et d'autre du fusible auto-réarmable 24.

2868331 11 Par ailleurs, comme représenté sur les figures 2 à 5, la plaque de circuit imprimé 20 peut être disposée à l'intérieur d'une enceinte 28 de telle sorte que la plaque de circuit imprimé 20 ou plus particulièrement ses pistes chauffantes 27 soient toujours au contact d'une certaine quantité de gazole lorsque par exemple le véhicule automobile est sujet à une panne sèche en gazole. Cette enceinte 28, comme on peut le voir schématiquement sur les figures 3 à 5 est délimitée par la paroi interne supérieure 31 de la partie supérieure 3 du boîtier et par une coupelle 29 qui comprend un fond 29a à partir duquel s'étend vers le haut une paroi verticale 29b qui vient au contact de la paroi interne 31 de la partie supérieure 3 du boîtier 2.

A titre d'exemple, la plaque de circuit imprimé 20 peut comprendre un trou traversant 30 (figures 6 et 7) disposé autour du puits central 17 et qui vient en contact de butée contre un épaulement réalisé sur ce puits central 17. La coupelle 29 est ensuite rapportée également autour de ce puits central 17 de telle sorte qu'un rebord annulaire 29c réalisé sur le fond 29a de la coupelle 29 vient également prendre en sandwich la plaque de circuit imprimé 20 (voir figure 3). Afin de maintenir la plaque de circuit imprimé 20 et la coupelle 29 contre la partie supérieure 3 du boîtier 2, la plaque 20 peut être pourvue d'une pluralité de trous traversants 30a qui viennent en appui axial contre des plots qui s'étendent vers le bas depuis la paroi interne 31 de la partie supérieure 3, le couvercle 29 comprenant également des plots verticaux (non représentés) qui viennent prendre appui contre la face inférieure 20b de la plaque de circuit imprimé 20, des vis ou des clous étant ensuite rapportés dans les plots verticaux du couvercle 29 et dans les plots de la paroi interne 31 de la partie supérieure 3 du dossier tout en traversant les trous 31 réalisés dans la plaque de circuit imprimé de manière à prendre en sandwich 2868331 12 ladite plaque de circuit imprimé entre la coupelle 29 et la partie supérieure 3 du boîtier 2. Lorsque la plaque de circuit imprimé 20 et la coupelle 29 sont rapportées de manière fixe sur la paroi interne 31 du boîtier 2, la plaque de circuit imprimé 20 sépare l'enceinte 28 en une partie supérieure 28a et une partie inférieure 28b.

Par ailleurs, afin de connecter électriquement la plaque de circuit imprimé 20 au connecteur électrique externe 6 du filtre à gazole 1 (voir figure 1), le connecteur électrique externe 6 peut comporter deux broches d'alimentation en courant qui traversent de manière étanche la partie supérieure 3 du boîtier 2 et qui s'étendent jusqu'à des extrémités intérieures situées dans la partie supérieure 28a de l'enceinte 28, la plaque de circuit imprimé 20 comportant alors par exemple deux broches complémentaires 32 qui coopèrent avec les extrémités intérieures des broches du connecteur externe 6 pour raccorder électriquement ladite plaque de circuit imprimé 20.

On peut également prévoir de souder les broches de connecteur externe 6 directement sur la plaque de circuit imprimé 20.

On peut prévoir aussi que les extrémités des broches du connecteur externe 6 présentent une certaine élasticité de telle sorte qu'elles viennent prendre appui de manière élastique contre des pastilles de cuivre directement réalisées sur la plaque de circuit imprimé 20, ces pastilles de cuivre étant elles-mêmes connectées au composants électriques par le biais du circuit de cuivre imprimé 22.

Par ailleurs, comme on peut le voir sur les figures 6 et 7, la plaque de circuit imprimé 20 peut également comprendre au moins une broche de retour de signal d'information 33 qui sera raccordée à au moins une broche complémentaire du connecteur électrique 6 de manière à relier la plaque de circuit imprimé 20 à une unité centrale du véhicule automobile comme cela sera expliqué plus en détail dans la suite de la description.

Comme on peut le voir schématiquement sur les figures 3 et 5, l'entrée de gazole de l'enceinte 28 est formée par l'orifice d'entrée 41 de l'entrée de gazole 4. Par ailleurs, la paroi verticale 29b du couvercle 29 entoure de manière sensiblement étanche la plaque de circuit imprimé 20 hormis au niveau d'un passage 34 disposé de manière à être sensiblement diamétralement opposée à l'orifice d'entrée 41 de gazole réalisé sur la paroi interne supérieur 31 du boîtier. Ainsi, le gazole entrant parcourt le trajet le plus long dans la partie supérieure 28a de l'enceinte 28 de manière à ce que le gazole reste suffisamment en contact avec les pistes chauffantes 27 de la plaque du circuit imprimé 20. Ce passage 34 délimite la frontière entre la partie supérieure 28a de l'enceinte 28 et sa partie inférieure 28b. Afin d'évacuer le gazole de l'enceinte 28, la paroi verticale 29b de la coupelle 29 peut également être pourvue d'un orifice de sortie 35 de gazole de manière à permettre l'évacuation dudit gazole vers l'extérieur de l'élément filtrant 11. Cet orifice de sortie 35 gazole de l'enceinte 28 est également de préférence disposé de manière à être sensiblement diamétralement opposé au passage 34. Par ailleurs, comme on peut le voir sur les figures 3 et 5, la paroi interne 31 de la partie supérieure 3 du boîtier 2 présente également un élément saillant 36 qui s'étend vers le bas jusqu'à une extrémité qui est en contact étanche avec la plaque de circuit imprimé 20 de manière à isoler de façon sensiblement étanche l'orifice d'entrée 41 de gazole de l'orifice de sortie 35 de l'enceinte 28.

Les différentes structures du filtre à gazole 1 conforme à l'invention ayant été décrits, le principe de fonctionnement de ce filtre va maintenant être décrit en 2868331 14 référence aux figures 1 à 7.

En fonctionnement normal du filtre à gazole 1, le gazole entre dans l'enceinte 28 par l'orifice d'entrée 41 directement disposé au-dessus du capteur de température 25.

Ce capteur de température 25 qui peut être formé par un élément résistif à coefficient de température négatif (type CTN) est adapté pour détecter la température du gazole et notamment pour détecter si la température du gazole est proche de sa température limite de filtrabilité. La température limite de filtrabilité est une température à laquelle le gazole va tendre à paraffiner. En effet, lorsque le gazole refroidit, ce dernier devient plus visqueux de telle sorte qu'il ne peut plus passer à travers le média filtrant lla ou très difficilement. Le gazole vient alors colmater le média filtrant 13 si bien que le moteur peut ne pas être alimenté en gazole. Ainsi, si le capteur de température 25 détecte que la température du gazole est proche ou en dessous de sa température limite de filtrabilité, il transmet une information au transistor de commande 26 qui pilote alors le transistor de puissance 23. Ce transistor de puissance 23 ferme alors le circuit d'alimentation en courant des pistes chauffantes 27. Le courant passe alors dans les pistes de cuivre 27 qui dégagent alors de la chaleur par effet joule pour réchauffer le flux de gazole situé dans la partie supérieure 28a de l'enceinte. Le gazole ainsi réchauffé passe ensuite dans la partie inférieure 28b de l'enceinte 28 par l'intermédiaire du passage 34 puis ressort de cette enceinte 28 par l'orifice de sortie 35 de gazole réalisé dans la paroi verticale 29b du couvercle 29. Le gazole ainsi chauffé est ensuite filtré par l'élément filtrant 11 puis passe dans la zone d'aval 19 avant d'être évacué du filtre à gazole 1 par la sortie 5.

Au fur et à mesure que le gazole 1 est réchauffé, la 2868331 15 température du gazole entrant à nouveau dans l'enceinte 28 atteint alors une température de seuil prédéterminée Tl qui est supérieure à la température limite de filtrabilité. Dans ce cas, le capteur de température 25 envoie une information au transistor de commande 26 comme quoi le gazole n'a plus besoin d'être réchauffé, et le transistor de commande 26 pilote alors le transistor de puissance 23 pour que ce dernier ouvre le circuit d'alimentation des pistes chauffantes 27.

Ce filtre à gazole 1 peut également fonctionner lorsqu'il se trouve dans un état dit de fonctionnement dégradé, c'est-à-dire lorsque la température du gazole dépasse la température de seuil déterminée Tl au- dessus duquel le circuit d'alimentation des pistes chauffantes 27 aurait dû normalement être coupé par le capteur de température 25 et l'unité de commande formée par le transistor de commande 26 et le transistor de puissance 23. En effet, dans ce cas le fusible auto-réarmable 24 agit alors comme un fusible de sécurité en coupant le circuit d'alimentation des pistes chauffantes 27 lorsque la température du gazole a atteint une température T2 supérieure à la température Ti à laquelle le circuit d'alimentation des pistes chauffantes 27 aurait du normalement être coupé par le capteur de température 25.

Ce fusible auto-réarmable 27 qui peut être formé comme on l'a vu précédemment par un fusible à coefficient de température positif tel qu'une "polyswitch" est un élément résistif qui augmente sa valeur ohmique brutalement et sur un intervalle de temps très réduit lorsque la température du gazole sera par exemple à une température prédéterminée T2. L'intensité du courant électrique qui traverse alors cet élément fusible 24 chute brusquement si bien que l'intensité du courant électrique alimentant les pistes chauffantes 27 chutent également à une valeur infiniment petite, les pistes 2868331 16 chauffantes 27 ne peuvent plus alors dégager de chaleur par effet joule. A l'inverse, lorsque la température du gazole diminue, le fusible de sécurité 24 se réarme automatiquement.

Comme on peut le voir sur les figures 2 à 5 l'orifice d'entrée 41 de gazole ainsi que l'orifice de sortie 35 de gazole de l'enceinte 28 sont avantageusement situées au-dessus des pistes chauffantes 27. Cettecaractéristique permet avantageusement lors de panne sèche de gazole du véhicule, d'avoir toujours un volume de gazole dans l'enceinte 28 et donc sur les pistes chauffantes 27 de Manière à ne pas laisser lesdites pistes chauffantes 27 en contact avec l'air ambiant. En effet dans ce dernier cas, une alimentation en courant des pistes chauffantes 27 pourrait alors provoquer une surchauffe susceptible de détruire ou de détériorer l'ensemble de la plaque de circuit imprimé 20.

De même, le fait de placer l'orifice de sortie 35 de gazole de l'enceinte 28 au-dessus des pistes chauffantes 27 permet également à ces dernières d'être toujours au contact du gazole lorsque par exemple le véhicule est dans une pente positive ou négative ou en devers provoquant donc l'inclinaison de la plaque de circuit imprimé 20 et de l'enceinte 28 par rapport à la verticale et que ledit véhicule est proche d'une panne sèche de gazole provoquant ainsi une absence de gazole dans la zone d'amont 18 du filtre à gazole 1.

Selon une variante de réalisation représentée sur les figures 9 et 10, la plaque de circuit imprimé 20 peut également comporter une pluralité de capteurs de température 25 disposés au niveau du contour défini par la zone occupée par les pistes chauffantes 27. Cette caractéristique permet alors comme représenté sur la figure 10, et en cas d'inclinaison du véhicule et donc du filtre à gazole 1, 2868331 17 d'avoir toujours au moins un capteur de température 25 qui baigne dans la quantité de gazole enfermée à l'intérieur de l'enceinte 28. Ainsi, lorsque les pistes chauffantes 27 recouvrent la majeure partie de la face supérieure 20a de la plaque de circuit imprimé 20, il existe toujours une partie des pistes chauffantes 27 qui reste plongée dans le gazole avec au moins un capteur de température 25. Cette partie des pistes chauffantes 27 au contact du gazole va alors réchauffer ce gazole rapidement du fait du faible volume de gazole restant dans l'enceinte 28, si bien que le capteur de température 25 plongé dans le gazole détecte automatiquement le réchauffement du gazole. Ce capteur de température 25 pourra alors transmettre l'information au transistor de commande 26 qui coupera par le biais du transistor de puissance 23 l'alimentation des pistes réchauffantes en évitant donc que les parties des pistes chauffantes 27 restées à l'air libre (voir figure 10) ne se détériorent en brûlant.

Par ailleurs, comme on peut le voir sur la figure 5, la paroi verticale 29b du couvercle 29 peut également comprendre un orifice 37 disposé sensiblement au-dessus du passage 34 et qui sera dimensionné de manière à permettre l'évacuation du gaz crée par le contact du gazole avec les pistes chauffantes 27. Le gaz ainsi crée par le contact du gazole avec les pistes chauffantes 27 qui comprend notamment de l'air pour être ensuite évacué du filtre à gazole par le système de purge 7 (voir figure 1).

Selon une variante de réalisation, la face inférieure 20b de la plaque de circuit imprimé 20 peut également comprendre au moins une piste de cuivre imprimée chauffante de manière à provoquer également le réchauffement du gazole entrant dans la partie inférieure 28b de l'enceinte 28. Selon une variante de réalisation représentée sur la figure 8, la face inférieure 20b de la plaque de 2868331 18 circuit imprimé 20 peut également comporter des pastilles de cuivre imprimées 50 reliées aux pistes chauffantes 27 par le biais de ponts thermiques 51 qui traversent l'épaisseur du substrat 21 de la plaque de circuit imprimé 20. Ces ponts thermiques 51 peuvent notamment être formés à partir du cuivre de la plaque de circuit imprimé 20. Ces ponts thermique 51 pourront alors transmettre la chaleur des pistes chauffantes 27 chauffées par effet joule directement aux pastilles 50 qui chaufferont également à leur tour par dissipation thermique le gazole entrant dans la partie inférieure 28b de l'enceinte 28.

Comme représenté sur les figures 2 à 5, la plaque de circuit imprimé 20 peut également comporter d'autres composants électriques tels que des moyens de détection d'eau 39 adaptés pour détecter la présence d'eau dans la zone de collecte d'eau 12 définie dans la partie inférieure du filtre à gazole 1. Ces moyens de détection d'eau 39 peuvent par exemple être formés par deux sondes 39a (dont une seule est représentée sur la figure 2) qui s'étendent chacune entre une extrémité inférieure disposée au niveau de la zone de collecte d'eau 12 et une extrémité supérieure reliée électriquement à des connecteurs 40 réalisés sur la plaque de circuit imprimé 20 (voir figures 6 et 7). Ces moyens de détection d'eau 39 peuvent notamment être identiques à ceux décrits dans la demande de brevet français FR 2 844 461. Ainsi, tant que les deux sondes 39a ou plus précisément leur extrémité inférieure sont entièrement immergées dans le gazole, elles sont sensiblement isolées électriquement l'une de l'autre compte tenu du caractère isolant du gazole. A l'inverse, dès que le niveau d'eau de la chambre de collecte d'eau 12 atteint les extrémités inférieures des deux sondes 39a, la résistance électrique entre lesdites sondes 39a chute brutalement et cette information peut alors être envoyée à l'unité centrale du 2868331 19 véhicule au moyen de la broche de retour de signal d'information 33 de la plaque de circuit imprimé 20. L'unité centrale du véhicule peut alors envoyer au conducteur du véhicule, par le biais du tableau de bord, une consigne de maintenance. Par ailleurs, selon une variante de réalisation, après un temps défini de présence d'eau détectée par les deux sondes 39a, l'alimentation électrique des deux sondes 39a peut être coupée. Cette temporisation peut notamment être réalisée par le biais d'un condensateur électrique que l'on charge jusqu'à atteindre une tension déterminée, le temps de chargement du condensateur réalise ainsi la fonction temporisation. Cette coupure de l'alimentation des sondes 39a au bout d'une période de temps prédéterminée permet d'éviter qu'un dépôt électrolytique ne se forme sur les sondes lorsque leurs extrémités inférieures sont au contact de l'eau stocké dans la zone de collecte d'eau 12.

Selon encore une autre variante de réalisation, la carte de circuit imprimé 20 peut également comprendre des moyens de détection de colmatage du média filtrant 13. Selon un mode de réalisation non représenté sur les figures, ces moyens de détection de colmatage peuvent par exemple être formés, d'une part, par un premier capteur connecté électriquement à la plaque de circuit imprimé 20 et qui est disposé dans la zone d'amont 18 de l'élément filtrant 11, et d'autre part, par un deuxième capteur de pression également connecté à la plaque de circuit imprimé 20 et disposé dans la zone d'aval 19 de l'élément filtrant 11. Ainsi, la différence de pression mesurée par les deux capteurs sera représentative de la perte de charge provoquée par l'élément filtrant et donc de son colmatage éventuel. Cette information sur la différence de pression peut alors être acheminée à l'unité centrale du véhicule par le biais d'une deuxième broche de retour de signal d'information ( non 2868331 20 représentée) de la carte de circuit imprimé 20 de manière à prévenir l'utilisateur du véhicule du colmatage de l'élément filtrant 11 et donc de son éventuel remplacement par un nouvel élément filtrant.

Selon une autre forme de réalisation, les moyens de colmatage peuvent comprendre un seul capteur de pression disposé dans la zone d'aval 19 de l'élément filtrant tout en étant connecté à la plaque de circuit imprimé 20.

Par ailleurs, grâce à l'ajout d'une broche supplémentaire d'envoi de signal d'information (non représentée) depuis l'unité centrale du véhicule vers la carte de circuit imprimé 20, l'unité centrale du véhicule peut également transmettre à la partie de commande de la carte de circuit imprimé 20 un signal relatif à des données externes au filtre, par exemple des données sur le régime du moteur, qui peuvent être prise en compte pour déclencher ou non le réchauffage du gazole à l'intérieur de l'enceinte 28 du filtre à gazole 1.

Dans l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit ci-dessus, les pistes chauffantes sont réalisées sur la partie supérieure 20a de la plaque de circuit imprimé 20. Néanmoins, on peut bien entendu comprendre que ces pistes chauffantes 27 soient uniquement réalisées sur la partie inférieure 20b de la plaque de circuit imprimé 20. De même, ces pistes chauffantes 27 peuvent avoir un tracé quelconque en fonction des différents composants électriques directement rapportés sur la plaque de circuit imprimé 20. De préférence, le tracé des pistes chauffantes 27 sera optimisé de manière à créer une longueur de piste chauffante la plus grande possible en fonction de la taille de la plaque de circuit imprimé et en fonction des paramètres de chauffage du gazole.

Par ailleurs, dans l'exemple qui a été décrit ci-dessus, la plaque de circuit imprimé est disposée 2868331 21 horizontalement à l'intérieur du filtre à gazole 1. Bien entendu, on peut également concevoir que cette plaque de circuit imprimé 20 soit disposée verticalement dans la zone d'amont 18 du filtre à gazole 1. Dans ce cas, les entrées et sorties de gazole de l'enceinte 28 de la plaque de circuit imprimé seront disposées au-dessus des pistes chauffantes 27 de la plaque de circuit imprimé de telle sorte que l'enceinte 28 forme une enceinte de réserve de gazole afin d'éviter que les pistes chauffantes 27 ne se retrouvent au contact de l'air ambiant lorsque le véhicule subit une panne sèche de gazole et lorsque le dit véhicule se trouve dans une position inclinée par rapport à la verticale.

Selon une autre variante de réalisation, l'unité de commande de la plaque de circuit imprimé 20 peut être non pas formée par les transistors de commande 26 et de puissance 23 mais par un circuit intégré à application spécifique (ASIC) directement fixé sur la plaque de circuit imprimé.

Ce circuit intégré à application spécifique peut par exemple être configuré lors de sa conception pour remplacer de manière fiable les différents éléments discrets tels que le transistor de puissance et le transistor de commande. Ce circuit intégré peut également comprendre un élément de sécurité pouvant fonctionner par exemple par surveillance de la tension électrique afin d'éviter qu'une surtension détériore le circuit intégré lui-même ou la plaque de circuit imprimé.

De plus, la fiabilité du circuit de commande étant nettement accrue par l'utilisation du circuit intégré à application spécifique (ASIC) comparativement au transistor de puissance qui est susceptible de rester bloquer en position fermée, il est alors possible de ne plus utiliser d'élément de sécurité du type fusible polyswitch pour parer aux défaillances du transistor de puissance.

2868331 22 Par ailleurs, la temporisation nécessaire pour couper l'alimentation en courant des sondes de détection d'eau afin d'éviter qu'un dépôt électrolytique ne se forme sur les sondes en présence d'eau, n'est plus réalisée par le temps de charge d'un composant capacitif mais par un compteur intégré dans l'ASIC.

L'ASIC permet également une gestion contrôlée de la puissance nécessaire à fournir aux pistes chauffantes pour chauffer le liquide, à l'aide d'un paramétrage des valeurs de température. Il suffit donc d'ajuster la puissance électrique à la puissance calorifique nécessaire pour réchauffer le gazole. Cette gestion permet de réaliser une économie d'énergie et d'exercer un contrôle plus fin de la température du gazole. Ainsi, on ne fonctionne plus en tout ou rien comme c'est le cas avec les transistors de puissance et de commande mais l'ASIC adapte la puissance électrique à fournir aux pistes chauffantes en fonction de la température du gazole à un instant T. Plus exactement, l'ASIC peut intégrer une table de valeurs dans laquelle pour chaque delta de température, entre une température de référence prédéterminée et la température du gazole mesurée à chaque instant T par le capteur de température 25, correspond une puissance électrique à fournir aux pistes chauffantes 27.

Un calculateur de l'ASIC calcule ainsi instantanément la valeur de delta de température en fonction du signal électrique fournit par le capteur de température 25. L'ASIC compare alors la valeur de delta de température à la table de valeurs et détermine, à partir de cette table, la puissance électrique à fournir aux pistes chauffantes.

Lorsque les pistes chauffantes sont alimentées pour réchauffer le gazole, plus la température du gazole se rapproche de la température de référence prédéterminée et plus l'ASIC diminue la puissance électrique à fournir aux pistes chauffantes afin d'éviter par exemple de réchauffer 2868331 23 inutilement le gazole au-delà de la température de référence prédéterminée.

La figure 11 représente un autre mode de réalisation de l'invention dans lequel la plaque de circuit imprimé 20 est cette fois-ci disposée dans un module 53 située à l'extérieur du filtre 1 tout en faisant partie intégrante du système de filtration. Le module 53 comprend un connecteur électrique externe 54 pourvu d'une pluralité de broches 55 reliées électriquement aux broches d'alimentation 32 et éventuellement une ou plusieurs broches de retour de signal d'information 33 de la plaque de circuit imprimé 20 de manière à relier ladite plaque 20 à l'unité centrale du véhicule.

Les fonctionnalités de la plaque de circuit imprimé 20 représentée sur la figure 11 sont sensiblement identiques à celles de la plaque de circuit imprimé représentée sur les figures 1 à 10, et elles ne seront donc pas décrites plus en détail.

Le module 53 comprend principalement une entrée 56 de gazole qui débouche dans un volume intérieur creux 57 du module et une sortie 58 de gazole par laquelle le gazole réchauffé est évacué pour être dirigé en direction de l'entrée 4 et donc de la zone d'amont 18 d'un filtre à gazole 1 sensiblement similaire à celui représenté sur la figure 2 hormis le fait que ce filtre 1 est bien entendu dépourvu en interne d'une plaque de circuit imprimé.

La plaque de circuit imprimé 20 est disposée verticalement dans le volume intérieur creux 57 du module et elle est plongée au moins en partie dans une enceinte de réserve 59 de gazole délimitée par une paroi 60 qui s'étend vers le haut à partir du fond 61 du module. Par ailleurs, la plaque de circuit imprimé 20 ou plus exactement son extrémité inférieure est située à une certaine distance du fond 61 du module de manière à former un passage 62 par 2868331 24 lequel le gazole est obligé de passer avant de remonter pour sortir par la sortie 63 de l'enceinte 59 puis d'accéder enfin à la sortie 58 de gazole du module 53.

Dans ce mode de réalisation conforme à la figure 11, le capteur de température peut par exemple être situé au voisinage de l'entrée 56 de gazole et les pistes chauffantes 27 sont situées sur les portions de la plaque 20 immergées dans le gazole contenu dans l'enceinte de réserve 59. Cette disposition permet ainsi aux pistes chauffantes 27 de rester au contact du gazole lorsque le véhicule subit une panne sèche de gazole et qu'il se trouve dans une position inclinée par rapport à la verticale.

Le module 53 comprend également au moins une patte d'accrochage 64 qui peut être directement accrochée, par exemple par vissage ou clipsage, sur le boîtier 2 du filtre à gazole ou sur tout autre élément du bloc moteur du véhicule.

2868331 25

Claims (20)

REVENDICATIONS

1. Système de filtration de liquide, notamment de gazole, comportant un élément filtrant (11) et une plaque de circuit imprimé (20) qui comporte un substrat (21) pourvu d'un circuit de cuivre (22) connecté, d'une part, à des moyens de chauffage (27) du liquide adaptés pour chauffer le liquide, et d'autre part, à un capteur de température (25) du liquide, caractérisé en ce que les moyens de chauffage (27) sont formés par au moins une piste de cuivre imprimée chauffante (27) réalisée sur le substrat (21) simultanément avec ledit circuit de cuivre (22), et en ce que ladite au moins une piste de cuivre imprimée (27) est dimensionnée pour permettre un réchauffement du liquide par contact avec ladite au moins une piste de cuivre (27) qui s'échauffe par effet joule lorsqu'elle est traversée par du courant.

2. Système de filtration selon la revendication 1, dans lequel la plaque de circuit imprimé (20) comprend en outre une unité de commande (23,24,26) reliée au capteur de température (25) et à la piste chauffante (27), l'unité de commande (23,24,26) étant notamment adaptée pour alimenter ou non en courant ladite piste chauffante (27) en fonction d'informations provenant du capteur de température (25).

3. Système de filtration selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un filtre (1) qui comporte un boîtier (2) délimitant un volume intérieur comportant, d'une part, une zone d'amont (18) communiquant avec une entrée (4) de liquide, et d'autre part, une zone d'aval (19) séparée de la zone d'amont (18) par l'élément filtrant (11) et communiquant avec une sortie (5) de gazole.

4. Système de filtration selon la revendication 3, dans lequel la plaque de circuit imprimé {20) est disposée 2868331 26 dans une enceinte située à l'extérieur du filtre et en amont de l'entrée (4) de liquide du boîtier (2) du filtre.

5. Système de filtration selon la revendication 3, dans lequel la plaque de circuit imprimé (20) est disposée dans la zone d'amont (18) du boîtier (2) du filtre (1).

6. Système de filtration selon la revendication 5, dans lequel la plaque de circuit imprimé (20) est, en outre, connectée à des moyens de détection d'eau (39) qui s'étendent vers le bas du boîtier (2) jusqu'à une zone de collecte d'eau (12).

7. Système de filtration selon la revendication 6, dans lequel les moyens de détection d'eau (39) comprennent deux sondes conductrices (39a) qui s'étendent chacune entre une extrémité inférieure située dans la zone de collecte d'eau (12) et une extrémité supérieure connectée électriquement à la plaque de circuit imprimé (20) disposée dans la partie supérieure (3) du boîtier (2).

8. Système de filtration selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel la plaque de circuit imprimé (20) est, en outre, connectée à des moyens de détection de colmatage de l'élément filtrant (il).

9. Système de filtration selon la revendication 8, dans lequel les moyens de détection de colmatage de l'élément filtrant (11) comprennent d'une part, un premier capteur de pression connecté électriquement à la plaque de circuit imprimé (20) et disposé dans la zone d'amont (18) de l'élément filtrant (11), et d'autre part, un deuxième capteur de pression connecté électriquement à la plaque de circuit imprimé (20) et disposé dans la zone d'aval (19) de l'élément filtrant (11).

10. Système de filtration selon la revendication 8, dans lequel les moyens de détection de colmatage de l'élément filtrant (11) comprennent un capteur de pression connecté électriquement à la plaque de circuit imprimé (20) 2868331 27 et disposé dans la zone d'aval (19) de l'élément filtrant (11)

11. Système de filtration selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, dans lequel la partie supérieure (3) du boîtier (2) comprend un connecteur externe (6) qui comporte des broches traversant le boîtier (2) du filtre (1) et s'étendant jusqu'à des extrémités inférieures situées dans le volume intérieur du boîtier (2), la plaque de circuit imprimé (20) comportant par ailleurs des broches complémentaires (32) qui coopèrent avec les extrémités inférieures des broches du connecteur externe (6) pour raccorder électriquement la plaque de circuit imprimé (20) avec ledit connecteur externe (6).

12. Système de filtration selon la revendication 11, dans lequel la plaque de circuit imprimé (20) comprend en outre au moins une broche de retour de signal d'information (33) qui est connectée à au moins une broche complémentaire du connecteur externe (6), ladite au moins une broche complémentaire du connecteur externe (6) étant destinée à être reliée à une unité centrale d'un véhicule à moteur.

13. Système de filtration selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la plaque de circuit imprimé (20) est rapportée de manière fixe dans une enceinte (28) délimitée par la partie supérieure (3) du boîtier (2) et une coupelle (39) de telle sorte que l'entrée (4) de liquide du boîtier (2) débouche dans l'enceinte (28), l'enceinte (28) étant en outre pourvue d'une sortie (35) de liquide située en amont de l'élément filtrant (11), et ladite plaque de circuit imprimé (20) étant directement interposée entre l'entrée (4) et la sortie (35) de liquide pour obliger un passage du liquide sur ladite au moins une piste chauffante (27).

14. Système de filtration selon la revendication 13, dans lequel la plaque de circuit imprimé (20) est disposée 2868331 28 verticalement ou horizontalement à l'intérieur de l'enceinte (28) et ladite au moins une piste chauffante (27) de la plaque de circuit imprimé (20) est située au dessous des entrée (4) et sortie (35) de liquide pour former une enceinte de réserve (28) de liquide.

15. Système de filtration selon la revendication 14, dans lequel la plaque de circuit imprimé (20) comprend une pluralité de capteurs de température (25) reliés à l'unité de commande (23,24,26) et qui sont disposés sensiblement au niveau du contour d'une zone délimitée par la piste chauffante (27).

16. Système de filtration selon l'une quelconque des revendications 5 à 15, dans lequel la plaque de circuit imprimé (20) présente une première face (20a) sur laquelle est réalisée ladite au moins une piste chauffante (27) et une deuxième face (20b) sur laquelle sont réalisées au moins une autre piste de cuivre imprimée chauffante et/ou au moins une pastille de cuivre imprimée chauffante (50).

17. Système de filtration selon l'une quelconque des revendications 2 à 16, dans lequel l'unité de commande de la plaque de circuit imprimé (20) comprend: - un transistor de commande (26) relié au capteur de température (25), - un transistor de puissance (23) relié au transistor de commande (26) et à ladite au moins une piste chauffante (27) pour permettre une alimentation en courant de ladite au moins une piste chauffante (27) en fonction d'informations provenant du capteur de température (25).

18. Système de filtration selon la revendication 17, dans lequel ladite au moins une piste chauffante (27) est reliée à un fusible de sécurité auto-réarmable (24) à coefficient de température positif adapté pour limiter le courant traversant ladite au moins une piste chauffante (27) à partir d'une température de seuil prédéterminée.

2868331 29

19. Système de filtration selon l'une quelconque des revendications 2 à 16 dans lequel l'unité de commande de la plaque de circuit imprimé (20) est formée par un circuit intégré à application spécifique.

20. Système de filtration selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le capteur de température (25) est formé par un élément résistif à coefficient de température négatif.