Brevet FR2164780A1 — publié le 19730803

L'invention concerne un dispositif de préchauffage du carburant, principalement au lancement du moteur, applicable aux moteurs thermiques et plus particulièrement aux moteurs Diesel, ce dispositif étant placé entre le réservoir et l'injecteur. On connaît des réchauffeurs qui utilisent la chaleur du flul- de de refroidissement du moteur ou celle des gaz d'échappement pour préchauffer le carburant. Toutefois, ces dispositifs ne deviennent efficaces que quand le moteur est chaud, ctest-R-dire après son lancement. L'invention a pour but d'atténuer les nuisances telles que la formation importante de fumées fuligineuses, etc., avec les matières irritantes et les particules toxiques qui y sont contenues et peuvent etre respirées, alors que ces nuisances se produisent plus particulièrement dans les moteurs diesel et avant tout pendant leur lancement et leur marche au ralenti et B faible régime. Ces nuisances sont surtout, dans la circulation urbaine, le fait des moteurs diesel de camions et d'autobus. Elles se produisent aussi dans le cas des moteurs qui fonctionnent dans des espaces clos ou en souterrain, ou sans déplacement, par exemple pour les compresseurs. Le but proposé est résolu pour l'essentiel grâce au dispositif selon l'invention, et ce moyennant une faible dépense supplémentaire. Ce dispositif est caractérisé par la présence d'au moins un échangeur de chaleur entre le réservoir et l'injecteur, l'échan- geur étant alimenté en chaleur par l'une au moins des sources thermiques constituées par le fluide de refroidissement du moteur, les gaz d'échappement et une source d'énergie d'origine électrique. Le dispositif selon l'invention aboutit a améliorer la combustion et à supprimer les particules nocives, suies et gaz d'échappement, réduisant du meme coup la consommation de carburant et régularisant la marche du moteur. La puissance de celui-ci ainsi que son effort au démarrage augmentent nettement. Les dessins annexés, purement schématiques, représentent des modes de réalisation de l'invention ; sur ces dessins Fig. 1 montre un agencement possible du dispositif selon l'invention ; Fig. 2 montre un filtre à carburant dont le boîtier sert d'échangeur de chaleur ; Fig. 3 est une coupe de la fig. 2 selon a-a ; Fig. 4 montre un mode de réalisation préféré-du dispositif selon l'invention Fig. 5 est une coupe axiale d'un dispositif établi selon une variante et utilisant des lampes à halogène ; et Fig. 6 est une coupe radiale éclatée, dans le plan VI-VI de la fig. 5 mais relative à une autre variante. La fig. 1 représente l'agencement d'un échangeur de chaleur double. Le carburant, qui circule du réservoir 1 vers le préfiltre 2, (premier échangeur de chaleur), entouré d'un boîtier 20 (fig.2) servant au préchauffage, puis vers un second échangeur (3,4) et enfin vers l'injecteur 6,6',6",6"' par l'intermédiaire de la pornpe 5, se trouve ainsi préchauffé. Le fluide de refroidissement du moteur est conduit du moteur 7 vers le boîtier 20 entourant le préfiltre à carburant en passant par 14, puis il va, en passant par 15-10, au second échangeur 3-4 (fig. 4), lequel est traversé par la conduite hélicoidale 4 du carburant, confectionnée en une matière bonne conductrice de la chaleur, par exemple en métal. Dans la fig. 1, on a représenté par 8 le chauffage intérieur du véhicule et par 9 le filtre de carburant principal. Au lieu du réfrigérant du moteur, on peut aussi utiliser les gaz dléchappe- ment comme source de chaleur dans l'un des échangeurs, de meme que, dans le corps du second échangeur 3, on peut disposer une source de chaleur électrique à régulation continue qui s'isole d'elle-meme lorsqu'une certaine température est atteinte. Les figs. 2 et 3 montrent le préfiltre R carburant, c'est-àdire le premier échangeur de chaleur, entouré du boîtier 20 qui comporte des tubulures d'entrée 14 et de sortie 15 pour le réfrigérant du moteur ou les gaz d'échappement. Le fluide chaud (air ou eau de refroidissement ou éventuellement les gaz d'échappement) réchauffe le carburant du préfiltre 2, le volume dudit carburant se trouvant augmenté de ce fait avant injection. La fig. 4 montre le second échangeur de chaleur, qui se compose d'un corps 3 à travers lequel sont conduits le réfrigérant du moteur ou les gaz d'échappement comme source de chaleur. Dans les parois du corps 3 sont disposées des résistances de chauffage 21 alimentées par une source d'énergie électrique. Le corps 3 est formé d'une matière bonne conductrice de la chaleur, par exemple métallique, de même que la conduite hélicoidale de carburant 4 qui pénètre dans le corps de l'échangeur en 12. La forme hélicoidale de la conduite permet au carburant de rester plus longtemps dans ce préchauffeur. En outre, le carburant et le fluide de préchauffa ge circulent en sens inverse, comme montré par les flèches. Les résistances électriques 21 ainsi disposées sur le corps 3 du radiateur de préchauffage peuvent aussi se trouver logées dans un boîtier particulier traversé par la conduite de carburant, sans que ce boîtier ne soit en contact avec le réfrigérant du moteur ou avec le gaz d'échappement. il est également prévu que les corps tubulaires soient en matériel isolant et que, dans l'espace entre le tube qui a le diamètre le plus petit et le corps qui a un diamètre plus grand, se trouve disposée une résistance chauffante, de préférence à réglage continu, la conduite de carburant étant disposée, elle, dans le tube le plus petit. En disposant des résistances chauffantes électriques, on cherchera à obtenir que le carburant soit pré chauffé dès le lancement du moteur, évitant ainsi la formation de particules fuligineuses et d'un excès de gaz d'échappement surtout pendant la marche du moteur au ralenti. Le préchauffage peut aussi se faire par une seule des sources de chaleur précitées. On disposera de préférence plusieurs sources indépendantes de chaleur pour le préchauffage. Ceci est surtout très important au lancement du moteur, étant donné que la présence de plusieurs sources de chaleur permet un échauffement plus rapide du carburant jusqu'à la température souhaitée, principalement par temps froid et en cas de conditions météorologiques défavorables. La fig. 5 représente une coupe longitudinale d'une variante de fabrication du second échangeur 3-4. La conduite tubulaire 3 qui conduit le réfrigérant du moteur ou les gaz d'échappement a une position excentrée par rapport au corps eylindrique 24. Le tuyau 4, qui conduit le carburant à chauffer et dont le diamètre est inférieur à celui de la conduite 3, s'enroule autour de cette dernière. Le corps cylindrique 24 comporte deux couvercles 25 et 26 dont chacun porte une lampe à halogène notée 27 et 28. L'excentricité du tube 3 par rapport au corps 24 a pour but de ménager le logement des lampes à halogène 27 et 28. Le second échanger est logé de préférence, ainsi qu'il est indiqué fig. 1, dans le rectangle 24 tracé en traits tiretés fig. 1, et il présente un thermostat 23 et un relais à maintien 22 lié au contact 29. Lorsqu'on introduit la clé de contact pour fermer les circuits électriques, les deux lampes à halogène 27 et 28 sont mises en service par le relais 22, puis elles sont isolées lorsqu'on actionne le démarreur afin d'éviter de surcharger la batterie déjà fortement sollicitée par le lancement du moteur. Mais dès que le moteur est lancé, le relais 22 connecte à nouveau les lampes 27 et 28, provoquant ainsi le réchauffage immédiat de la chambre intérieure formée par le récipient 24 et par conséquent l'échauffement du carburant qui passe dans la conduite 4. Dès que le carburant atteint la température de 900, le thermostat 23 isole les deux lampes 27, 28. Il s'ensuit que le réchauffage du carburant est immédiat, même si le moteur était froid ou si la température extérieure était défavorable au démarrage du moteur ou bien encore si d'autres conditions extérieures étaient défavorables. La fig. 6 représente en coupe radiale une variante par rapport à la fig. 5. Pour pouvoir adapter directement le récipient 24 au tuyau d'échappement 3, lequel est entouré de la conduite de carburant 4 de diamètre plus petit, le récipient 24 est formé de deux parties amovibles 24', 24". Ainsi, on peut fixer directement le récipient 24 sur le tuyau d'échappement après avoir entouré celui-ci au préalable de la conduite 4 parcourue par le carburant. La partie amovible 24" porte à chacune de ses extrémités une lampe 27, 28. Ainsi, ltéchan- geur de chaleur ou préchauffeur de la fig. 5 peut être monté sur le tuyau d'échappement de n'importe quel véhicule à moteur thermique sans modifier l'installation préexistante. Il appartiendra au spécialiste de disposer le pré chauffage ou le ou les échangeurs de chaleur aux points les mieux appropriés à chaque source de chaleur ; il lui appartiendra aussi de décider quel est, parmi les préchauffeurs proposés, le plus adéquat pour chaque type de moteur. L'invention n'est donc pas limitée aux modes d'exécution représentés ni à leur disposition indiquée. RE;YENDICATIONS 1.- Dispositif de préchauffage du carburant, de préférence lors du lancement du moteur, applicable aux moteurs thermiques, diesel en particulier, caractérisé en ce qu'entre le réservoir de carburant (1) et l'injecteur (6) est disposé au moins un échangeur de chaleur (3-4,2-20) alimenté en chaleur, par l'une au moins des sources constituées par le fluide de refroidissement du moteur (7), par les gaz d'échappement et par une source d'énergie d'origine électrique (21,27,28). 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur est en matière conductrice de la chaleur, par exemple en métal. 3.- Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte deux échangeurs (3-4,2-20) montés en série. 4.- Dispositif selon l'une des revendications I à 3, caractérisé en ce qu'un échangeur de chaleur se compose d'un bolier (20) qui entoure partiellement un préfiltre (2). 5.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un échangeur de chaleur est formé de deux corps (3,4) de forme tubulaire, ayant des diamètres différents et em boltés l'un dans l'autre et présentant à leurs deux extrémités des orifices destinés au passage en sens inverse du carburant et du fluide de préchauffage. 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le fluide de refroidissement du moteur etZou la conduite de carburant passent dans le plus petit des deux corps tubulaires, les gaz d"échappement étant-dirigés de façon à passer dans l'es- pace entre le plus grand et le plus petit de ces deux corps. 7. - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les gaz d'échappement et/ou la conduite de carburant passent dans le corps tubulaire le plus petit et que le réfrigérant passe dans le corps le plus grand. 8.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les corps tubulaires sont en matière isolante et que, dans l'espace qui sépare le corps de diamètre plus petit et celui de diamètre plus grand, se trouve disposée une résistance chauffante électrique, de préférence réglable par une régulation continue, la conduite de carburant passant dans le corps tubulaire le plus petit. 9. - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la conduite de carburant (4) est en une matière conductrice de la chaleur et que sa forme est hélicoldale. 10.- Dispositif selon la revendication 2 ou l'une des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que le second échangeur de chaleur contient comme source de chaleur au moins une lampe à halogène, alimentée par une source de courant. 11.- Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur précité comporte un récipient (24) à l'intérieur duquel la conduite de plus grand diamètre (3), où passent les gaz d'échappement et autour de laquelle s'enroule la conduite de petit diamètre (4) qui conduit le carburant, a une position excentrée par rapport au récipient (24) cité, de façon à ménager un espace dans lequel peuvent être logées des lampes à halogène (27,28), deux de préférence, dont chacune est fixée à un couvercle (25,26) et peut être démontée dudit récipient (24). 12.- Dispositif selon l'une des revendications 10 et 11, caractérisé en ce qu'il est monté entre le filtre (9) et les injecteurs (6) et qu'il comporte un thermostat (23) et un relais (22) agencés pour que, lorsqu'on lance le moteur à l'aide de la clé (29), les lampes à halogène (27,28) sont mises hors circuit jusqu'à ce que le moteur soit lancé, et qu'ensuite elles sont de nouveau connectées pour assurer le préchauffage du carburant, le thermostat (23) agissant lorsque la température de préchauffage prévue pour le carburant a été atteinte. 13.- Dispositif selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que le corps de récipient (24) précité comporte une partie amovible (24") permettant de monter directement ledit récipient sur le tuyau d'échappement (3) d'un véhicule à moteur thermique sans que celui-ci ne doive lui-même subir des transformations.