Brevet FR2409389A1 — publié le 19790615

La présente invention est relative à un dispositif d'alimentation en carburant, pour un mélange d'alcool et/ou d'ammoniac avec de l'essence pour des moteurs a combustion interne, comportant un réservoir de carburant, une pompe d'amorçage et des moyens pour mélanger le carburant a l'air de combustion,comme un carburateur ou un systeme d'injection, adapté pour fournir au moteur un certain débit de carburant, en fonction de la charge momentanée (vitesse, pression effective moyenne), le dispositif comprenant en outre un circuit de commande avec une source de tension et un détecteur disposé dans le dispositif d'alimentation en carburant en amont des moyens de mélange, avec deux electro- des adaptées pour mesurer le rapport entre la tension sur et le courant a travers le mélange de carburant qui circule momentanément entre les électrodes du détecteur, un dispositif de traitement de la valeur mesurée et un élément de commande pour les moyens de dosage qui sont commandés par lui. Les alcools sont bien adaptés comme carburants de rechange pour les moteurs a combustion interne allumés par étincelle. On peut, par leur utilisation, d'une part, réduire la consommation de pétrole brute et d'autre part obtenir certains avantages dans le domaine de l'efficacité thermique du moteur et de la nocivité des gaz d'échappement. Dans la classe générale des alcools ce sont en premier lieu les alcools aliphatiques qui sont intéressants, en particulier les alcools possédant 1 a 4 atomes de carbone. L'éthanol et plus spécialement le méthanol sont préférés. Des mélanges d'alcool sont également utilisables. Du fait que parmi la classe des alcools, le méthanol est actuellement le meilleur marché, et qu'on peut sans beaucoup d'efforts s'en procurer de grandes quantités, le méthanol est utilisé dans ce qui suit, a titre d'exemple. Néanmoins d'autres alcools, soit purs soit en mélange, sont principalement inclus pour l'utilisation dans le dispositif selon l'invention. l'ammoniac peut également être employé. L'utilisation-de méthanol pur en dehors des avantages con sidérables en comparaison avec l'utilisation des essences actuelles présente également certains inconvénients. L'un deux est constitué par la forte concentration en aldéhydes dans les gaz d'échappement. Par exemple, ajoutant de l'eau au méthanol on peut obtenir une réduction effective. Un second inconvénient est constitué par la chaleur d'évaporation spécifique élevée du méthanol, ce qui rend un départ à froid pratiquement impossible avec un moteur utilisant du méthanol pur sans un équipement auxiliaire. Ceci est aggravé aux basses températures ambiantes. Le mélange d'essence ordinaire, sans dérivés du plomb toxiques, peut donner une solution à ce problème de manière simple.De diverses recherches, il est apparu que le méthanol pur dans de l'essence donnerait une solution stable, également aux basses température jusqu'à plusieurs dizaines de degrés centigrades en dessous de zéro. Cependant, en présence des plus légères traces d'eau dans le méthanol, il se produirait un trouble du mélange méthanol-essence, suivi d'une séparation en phases différentes. Le méthanol plus lourd, ainsi que l'eau, se concentrent dans la partie inférieure du réservoir, l'essence se concentre dans la partie supérieure. Comme indiqué plus haut une addition d'veau peut être utile et du fait que la présence de traces d'eau est en pratique inévitable, ceci constitue un problème réel pour l'application des mélanges méthanol-essence. Bien qu'un moteur puisse consommer des mélanges methanol-eau, en soi sans ennui, la séparation reste un inconvénient, parce que, d'une part, les avantages obtenus par l'utilisation du mélange sont perdus et que d'autre part lesvaleurs de combustion par unité de volume du méthanol et de l'essence diffèrent d'un facteur aussi important que 2. La quantité d'air requise pour effectuer la combustion complète est proportionnelle à la valeur de combustion.Un dispositif de dosage une fois réglé pour un certain mélange, produit en conséquence un mélange air-carburant incorrect dans le cas où il aurait à délivrer ou débiter un autre carburant, comme le méthanol (avec de l'eau) ou l'essence. Le moteur sourirait d'une production inférieure de puissance et, même, ce qui est pire, il en résulterait une production considérablement plus élevée de produits d'échappement indésirables. Il est connu de résoudre ce problème en agitant mécaniquement de façon continue le contenu présent dans le réservoir de carburant, ce qui résulte en un mélange ayant une composition constante jusqu'au réapprovisionnement de carburant bien qu'il se soit produit une séparation en phases différentes.Les dispositifs de dosage habituels pour le carburant tels qu'actuellement utilisés peuvent très bien accepter de telles "émulsions". Un inconvénient de ce procédé c'est qu'en fait un composant auxiliaire doit être ajouté, tel que le dispositif dans le réservoir de carburant pour mélanger en continu. Comme autre inconvénient on peut ajouter que le dispositif de dosage n'est réglé que pour une composition spéciale de mélange de carburant, composition pour laquelle la quantité d'air est réglée. Des mélanges de consommation ayant une autre composition sont impossibles.Ces aspects et problèmes correspondants ont fait l'objet de publications qui peuvent être trouvées dans Motortechnische Zeitschrift (MT-Z) de 1974, page 327; 1975,pages 183 et 318; et 1976 pages 181 et suivantes. D'après la demande de brevet allemand nO 2.544.444, la solution telle que décrite dans le préambule est connue pour résoudre le problème constitué par la composition changeant de façon continue du mélange méthanol-essence qui est délivré au dispositif de dosage. Un avantage supplémentaire important est obtenu en faisant cela, parce que l'essence et/ou le méthanol peuvent être introduits dans un seul et même réservoir en toutes quantité ou séquences voulues. Pourvu que l'indice d'octane reste à un niveau suffisamment élevé, les mélanges avec une large variété de compositions peuvent être emmagasinés et brûlés par le moteur de façon correcte. Pour analyser la composition du mélange de carburant, en principe chaque caractéristique du mélange qui dépend de la composition peut être mesurée, telle que la viscosité, le coefficient de transfert de chaleur ou la chaleur d'évaporation spécifique. D' après des essais, il est cependant apparu évident qu'un mélange méthanol-essence présente un coefficient de résistance électrique spécifique qui change avec la composition du mélange.En esura- la conductivité du mélange avec des moyens électriques et/ ou électroniques simples, en fonction de la composition, il devient possible d'introduire la valeur mesurée en tant que l'une des variables dans le dispositif de dosage. Dans le cas où ce dernier est effectivement constitué d'un équipement moderne d'injection d'essence, les moyens électriques ou électromécaniques nécessaires sont alors déjà prêts a recevoir cette nouvelle variable également, pour produire de façon continue un mélange air-carburant optimal pour le moteur. Si le dispositif est appliqué a des carburateurs existants, la composition mesurée du mélange devra alors être introduite au moyen d'un dispositif de commande ou de traitement qui règle par exemple la taille de la buse en fonction de la composition momentanée du mélange de carburant qui est consommé. Tenant compte de la tendance du développement, on peut s'attendre à ce que dans peu d'années la plupart des dispositifs de dosage soient équipés d'une boite noire électronique qui commande le mélango optimum air-carburant pour le moteur, sous toutes les conditions. Avec de tels moyens de dosage, le système selon le-préambule sera sans aucun doute compatible. Selon la demande de brevet allemand précitée, la détection de la conductivité du mélange de carburant doit constituer une référence fiable de la composition du mélange. Malheureusement, ceci s'est révélé ne pas être le cas. Chaque fois qu'on utilise un courant continu pour le détecteur, constitué par deux électrodes entre lesquelles le carburant à mesurer circule, ainsi que le mentionne la demande de brevet allemand, la résistance du détecteur en fonction de la composition du mélange se révèle être non linéaire pour les compositions jusqu'à environ 45% de méthanol. Mais un plus grand inconvénient est constitué par le fait que la valeur mesurée par le détecteur se révèle être non sta ble et non reproductible. Mais selon l'invention cet inconvénient sérieux peut de façon surprenante être éliminé en effectuant la mesure avec une source de courant alternatif.D'autres essais et examens rétrospectifs suggèrent que l'électrolyse aux surfaces des électrodes peut avoir eu une influence dans ce domaine lorsqu'on a utilisé une source de tension à courant continu. De plus, on a trouvé que lorsqu'on mesure avec un courant alternatif, la caractéristique devient plus linéaire avec les fréquences plus élevées. Une fréquence entre approximativement 100 kHz et 200kHz donne de bons résultats, la valeur mesurée étant susceptible d'être utilisée sans compensation par le circuit de commande. Un courant alternatif avec ladite fréquence et la faible puissance nécessaire peut être créé d'une manière simple, fiable et bon marché. L'invention va maintenant être décrite de façon plus détaillée en se référant au dessin annexé dans lequel La figure I représente l'impédance électrique d'un détecteur de mesure pour un mélange méthanol-essence sous forme d'un graphique en fonction de la composition du mélange et en fonction de la fréquence du courant alternatif utilisé pour la mesure. La figure 2 représente une coupe longitudinale du détecteur de mesure, à Itaide duquel le graphique de la figure 1 a été établi. Dans la figure 1, le graphique illustre la relation entre l'impédance du mélange de carburant présent dans le détecteur de mesure et sa composition, en fonction de la fréquence de la tension de courant alternatif sur le détecteur. Le circuit est également représenté. Dans le graphique, on a indiqué la tension mesurée sur la résistance fixe R. S désigne le détecteur de mesure.Dans la gamme des fréquences d'approximativement 100 kHz à 200 kHz, les courbes sont suffisamment linéaires pour qu'on puisse fonder un contrôle correct sur elles. En introduisant certaines modifications dans le circuit de mesure, la pente des courbes peut être adaptée aux exigences établies par-le circuit de contrôle, tout en conservant, cependant la caractéristiquedecescourbes. La petite inflexion dans les courbes à environ 150 kHz peut soit être négligée du fait que les moteurs peuvent accepter sans difficulté ces petites déviations d'une caractéristique rectiligne, en particulier dans cette gamme de compositions, soit être compensée par des moyens électroniques. Du fait que le méthanol favorise la corrosion de plusieurs matériaux et ainsi influe sur la résistance de contact électrique entre les électrodes du détecteur et le mélange de carburant, il est avantageux de fabriquer au moins les surfaces utiles des électrodes en un matériau résistant à la corrosion, comme l'acier inoxydable ou un métal plus précieux. Le détecteur utilisé pour les mesures, comme représenté dans la figure 1, est représenté dans la figure 2 et possède une longueur utile d'approximativement 50 mm, un diamètre utile des électrodes d'approximativement 6 mm à l'extérieur et 8 mm à l'intérieur. Dans la figure 2, on a représenté le détecteur adapté dans la ligne d'alimentation en carburant 1-2, tout de suite avant le dispositif de dosage. Le détecteur comprend deux tubes concentriques électriquement conducteurs 3 et 4, entre lesquels circule le carburant. Les tubes sont fixés l'un à l'autre par des pièces d'écartement 5 électriquement isolantes.L'intérieur du tube interne 3 est fermé, de sorte que tout le carburant doit circuler entre les deu tubes Le tube externe 4 est également utilisé comme logement pour l'ensemble du détectéur et est fermé à ses deux extrémités par des couvercles 6 qu sont vissé sur les extrémtés du tube 4 et qui sont étanchéifiés par l'utilisation de bagues fendues. Sur les deux couvercles d'extrémité, des agencements 1 et 2 sont réalisés pour les conduites de carburant vers et depuis le détecteur. A la périphérie du tube externe 4 un connecteur électriquement isolé 8 est adapté pour la connexion électrique 9 avec le tuyau interne 3. De façon correspondante sur l'extérieur du tube externe 4, la seconde connexion 10 est réalisée conçue pour relier les deux tubes comme électrodes dans un circuit de mesure pour mesurer de façon continue la composition du mélange de carburant circulant à travers le détecteur. Pour éviter des valeurs trop élevées pour la résistance ou l'impédance du détecteur, il est avantageux de réduire l'intervalle entre les électrodes à environ 1 mm ou moins. Du fait que le débit par unité de temps est très faible, cet intervalle assez étroit ne constitue pas une résistance supplémentaire importante à la circulation du carburant. REYENDICATIONS 1. Dispositif d'alimentation en carburant pour un mélange d'alcool et/ou d'ammoniac avec de l'essence pour les moteurs à combustion interne, comprenant un réservoir de carburant, une pompe d'amorçage et des moyens pour mélanger le carburant a l'air de combustion, comme un carburateur Qu un système d'injection, adapté pour un certain débit de carburant, en fonction de la charge momentanée (vitesse, pression effective moyenne), le dispositif comprenant en outre un circuit de commande avec une source de tension et un détecteur agencé dans le dispositif d'alimentation en carburant, en amont desvmoyens de mélange, et possédant deux électrodes adaptées pour mesurer le rapport entre la tension sur et le courant à travers le mélange de carburant qui circule momentanément entre les électrodes du détecteur, un organe de traitement de la valeur mesurée et un élément de commande pour l-s moyens de dosage qui est contrôlé par celui-ci, caractérisé par le fait que le circuit de mesure est alimenté par une tension de courant alternatif. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le circuit de mesure est alimenté par une tension de courant alternatif ayant une fréquence entre approximativement 100 kHz et200 kHz et-~de préférence une fréquence d'approximative ent 150 kHz. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications ecédentes, caractérisé par le fait que le détecteur est constitué d deux électrodes (3,4) qui sont sensiblement parallèles et entre le-quelles passe le carburant. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'une électrode du détecteur est constituée par un tube électriquement conducteur (4) et l'autre par un cylindre électriquement conducteur (3) de plus petit diamètre, placé de façon coaxiale à.l'intérieur du premier, entre lesquels le mélange de carburant circule. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'au moins la surface utile des électrodes en contact avec le carburant est faite en un matériau résistant à la corrosion comme l'acier inoxydable ou en un métal plus précieux.