Brevet FR2441732A1 — publié le 19800613

La présente invention concerne un dispositif pour alimenter un moteur diesel partiellement par du gaz de pétrole liquéfié. L'utilisation du gaz de pétrole liquéfié constitué par un mélange de butane et de propane en substitution partielle du gazole, combustible de base des moteur diesel, a pour but, entre autres, de réaliser une économie de produit pétrolier importé et d'améliorer la qualité de l'air ambiant, notamment dans les agglomérations à forte concentrationudiie. De ce fait, l'invention s'applique, de préférence, aux moteurs diesel qui équipent les véhicules de transport en commun. On a déåà proposé un dispositif pour alimenter partiellement un moteur diesel par du gaz de pétale liquéfié. Dans un tel dispositif, le circuit normal d'alimentation en gazole du moteur ntest pas modifié, mais le débit de la pompe à injection de gazole est réduit d'environ 35 ffi à pleine charge. Ce taux de réduction ne peut être dépassé, car au-dessus ae cette valeur, la substitution du gaz liquéfié au gazole risque d'entrainer, lors de la combustion, des phénomènes de détonation. Ce dispositif d'alimentation partielle en gaz de pétrole liquéfié comprend un vaporiseurdétendeur dont l'entrée est reliée à un réservoir de gaz de pétrole liquéfié et dont la sortie est reliée à un distributeur de gaz accouplé à la pompe d'injection du moteur. Ce distributeur est lui-m8me relié à au moins un diffuseur de gaz monté dans le collecteur d'admission du moteur. Ce vaporiseur-détendeur comprend une membrane qui est associée à un pointeau réglant la pression de sortie du gaz du vapo'iseur. Cette membrane est sensible à la dépression régnant dans le collecteur d'admission du moteur en un point situé en amont du diffuseur. En régime de croisière du moteur, ce dispositif donne entière satisfaction. I1 permet de réduire notablement la quantité des fumées noires émises à l'échappement des moins diesel. I1 permet également de réduire les odeurs dues à la présence d'aldéhydes dans les gaz de combustion du gazole et, en oufre, permet d'atténuer saisibirnont b huit de fonctionnement is moteurs diesel. Le dispositif précité présente, toutefois, l'inconve- nient de réduire assez fortement le couple au démarrage du moteur. Cet inconvénient rend le dispositif précité pratiquement inutilisable sur les moteurs destinés à entraîner des véhicules appelés à s'arrêter et à démarrer fréquemmentfl comme dans le cas des véhicules de transport en commun. L'incompatibilité du dispositif d'alimentation en gaz de pétrole liquéfié précité avec les moteurs diesel des véhicules équipant les véhicules de transport en commun est particulièrement regrettable, compte tenu de la réduction de la pollution que ces dispositifs d'alimentation permettraient d'apporter en zone urbaine. L'insuffisance du couple des moteurs équipés du dispositif précité d'alimentation partielle en gaz de pétrole liquéfié s'explique notamment par le délai relativement long de transfert du gaz du vaporiseur-détendeur au moteur, après sollicitation de l'accélérateur du moteur. Le but de la présente invention est précisément de remédier à l'inconvénient du dispositif précité d'alimentation partielle en gaz de pétrole liquéfié, en rendant ce dispositif utilisable sur des moteurs appelés à s'arrêter et à redémarrer fréquemment, comme dans le cas des véhicules de transport en commun. Le dispositif visé par l'invention pour alimenter partiellement un moteur diesel par du gaz de pétrole liquéfié, comprend un vaporiseur-détendeur dont l'entrée est reliée à un réservoir de gaz de pétrole liquéfié et dont la sortie est reliée à un distributeur de gaz accouplé à la pompe d'injection du moteur, ce distributeur étant lui-même relié à au moins un diffuseur de gaz monté dans le collecteur d'admission du moteur. Suivant l'invention, ce dispositif est caractérisé en ce que le vaporiseur-détendeur comprend une sortie de gaz sous une pression comprise sensiblement entre 200 et 500 millibars, en ce que cette sortie est reliée par l'intermédieire d'une vanne à des injecteurs placés dais le collecteur d'admission du moteur et en ce que des moyens sont prévus pour commander l'ouverture de cette vanne pendant une durée prédéterminée après l'enfoncement de la pédale d'accélérateur du moteur. On constate, lors de l'enfoncement de la pédale d'accélérateur du moteur équipé du dispositif d'alimentation conforme à l'invention, que le gaz de pétrole issu du vaporiseur est injecté sans délai dans le moteur. On dispose donc instantanément de toute la puissance du moteur. Le dispositif conforme à l'invention est par conséquent apte à être utilisé sur des moteurs entraînant des véhicules de transport en commun, ce qui permet ainsi de réduire notablement la pollution engendrée en zone urbaine par les gaz d'échappement de tels moteurs. Le dispositif d'alimentation conforme à l'invention ne fonctionne que pendant une courte durée suivant l'enfoncement de la pédale d'accélérateur du moteur, car l'alimentation en gaz de pétrole est assurée normalement après la période précitée par le dispositif d'alimentation connu, décrit précédemment. Selon une version préférée de l'invention, la durée de fonctionnement du dispositif conforme à l'invention est au moins égale à la durée du transfert du gaz du vaporiseur-détendeur au collecteur d'admission par le distributeur de gaz, c'est-à-dire au moyen du dispositif d'alimentation connu. On supprime ainsi tout temps mort au démarrage du moteur. La durée de fonctionnement du dispositif conforme à l'invention peut être réglée par exemple entre I et 10 secondes, suivant le profil du circuit routier emprunté par le véhicule équipé du dispositif conforme à l'invention. Selon une version préférée de l'invention, la vanne disposée entre les injecteurs et la sortie à 200 - 500 millibars du vaporiseur est une vanne électromagnétique et le dispositif comprend, en outre; des moyens pour commander l'ouverture de cette vanne électromagnétique lorsque les conditions suivantes sont réalisées : vitesse de l'arbre de sortie de-la boîte de vitesses associée au moteur inférieure sensiblement à 200 - 400 tours/ minute, rapport de boite de vitesses engagé et accélérateur du moteur en position relevée. Grâce à ces dispositions, on évite toute possibilité de mise en service du dispositif conforme à l'invention à des instants autres que ceux du démarrage du moteur. De préférence, les moyens pour commander l'ouverture de la vanne électromagnétique comprennent un circuit électronique relié à un capteur de vitesse de rotation de l'arbre.de sortie de la boîte de vitesses, à un contacteur de fin de course de l'accélérateur, -un détecteur de position du levier de commande de la boîte de vitesses et un relais temporisé de commande de l'électrovanne. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs - la Figure 1 est un schéma d'ensemble du dispositif conforme à l'invention, - la Figure 2 est une vue schématique en coupe du vaporiseur-détendeur, - la Figure 3 est une vue en coupe du distributeur de gaz associé à la pompe d'injection, - la Figure 4 est un schéma du circuit électronique associé au dispositif conforme à l'invention. Sur le schéma de la Figure 1, on a représenté un moteur diesel 1 à six cylindres, équipé d'un dispositif d'alimentation partielle en gaz de pétrole liquéfié. Le moteur 1 comprend un collecteur d'admission 2 comportant une tubulure 3 d'amenée d'air qui débouche dans le moteur 1 par six pipes d'admission 4 correspondant aux six cylindres du moteur. L'entrée de la tubulure d'admission 3 porte un filtre à air 5. L'alimentation normale en gazole du moteur comprend une pompe à injection 6. Pour ne pas affecter la clarté de ld Figure 1, on n'a pas représenté sur celle-ci les différentes tubulures d'alimentation en gazole comprises entre cette pompe à injection 6 et le collecteur d'admission 2. Le débit de cette pompe à injection 6 a été réduit d'environ 35 % afin de substituer à cette réduction, un débit correspondant de gaz de pétrole liquéfié. Le dispositif d'alimentation en gaz de pétrole liquéfié comprend essentiellement un réservoir 7 de gaz de pétrole liquéfié relié à un vaporiseur-détendeur 8 au moyen d'une tubulure 9 comprenant une électrovanne 10. La tubulure 9 amène le gaz à l'état liquide à l'entrée 11 du vaporiseur 8. La sortie 12 du vaporiseur 8 est reliée par une tubulure 13 à un distributeur de gaz 14 associé à la pompe à injection 6. Le vaporiseur 8 est relié par une tubulure 15 à la tubulure d'admission d'air 3 en un point 16 situé en amont des pipes d'admission 4. Le distributeur de gaz 14 est, d'autre part, relié au collecteur d'admission 2 par une conduite 17 qui injecte le gaz dans deux diffuseurs constitués par des venturi 18 placés dans le collecteur d'admission 2 en amont des pipes 4 On va maintenant décrire plus en détail le vaporiseurdétendeur 8 (voir Figure 2). Ce vaporiseur 8 comprend quatre compartiments 19, 20, 21, 22 juxtaposés. Le compartiment 19 est un compartiment de réchauffage du gaz liquide connecté au radiateur 23 du moteur par deux tubulures 24 et 25. -Le compartiment 20-comporte l'entrée 11 de gaz à l'état liquide reliée au réservoir 7. Ce compartiment 20 est séparé du compartiment 21 par une paroi 26 comportant une ouverture 27. Le compartiment 21 est séparé du compartiment 22 par une membrane souple 28. Cette membrane 28 porte une tige 29 à ltextrémité de laquelle est fixé un pointeau 30 engagé dans l'ouverture 27 de la paroi 26. Le compartiment 21 débouche à ltextérieur par la sortie 12 de gaz vaporisé et détendu. Le compartiment 22 comporte une entrée 31 qui est reliée à la tubulure 15 qui communique avec la tubulure d'admission 3. Le distributeur de gaz 14 associé à la pompe à injection 6 comprend (voir Figure 3) un compartiment 32 qui communique par l'entrée 33 avec l'atmosphère extérieure. Ce compartiment 32 est séparé d'un autre compartiment 34 relié aux tubulures 13 et 17 par une paroi tronconique 35 présentant une ouverture 36. Le compartiment 32 comporte, d'autre part, un pointeau 37 pour régler le débit d'air au travers de l'ouverture 36 de la paroi 35. Ce pointeau 37 est relié par une tige 38 à la crémaillère 39 de la pompe à injection 6. Cette crémaillère 39 est ellemême actionnée par l'accélérateur (non représenté) du moteur 1. Conformément à l'invention, le compartiment 20 du vaporiseur-détendeur 8 comprend une sortie 40 de gaz sous une pression comprise sensiblement entre 200 et 500 millibars (de préférence 300 millibars), qui est reliée (voir Figure 1) à une tubulure principale 41 connectée à six tubulures 42, 43, 44, 45, 46 et 47 qui débouchent dans les six cylindres correspondants du moteur par des injecteurs réglables 48. La tubulure principale 41 est connectée aux tubulures secondaires 42 à 47 par un raccord à six voies 49. D'autre part, la tubulure principale 41 est reliée au raccord 8 six voies 49 par une vanne électromagnétique 50. On voit, en outre, sur la Figure 1, que la tubulure 41 d'amenée de gaz aux injecteurs 48 comporte un régulateur de débit 41a. De plus, un mano-contact de pression de l'huile du moteur est branché entre le circuit électronique 51 et la vanne électromagnétique 50. Conformément à l'invention, des moyens sont prévus pour commander l'ouverture de cette vanne 50 pendant une durée prédéterminée après le démarrage du moteur 1. Dans la réalisation selon la Figure 1, ces moyens comprennent un circuit électronique 51 associé à la vanne électromagnétique 50. Dans l'exemple représenté sur la Figure 4, le circuit électronique 51 de la commande de l'électrovanne 50 est relié à un capteur 52 de mesure de la vitesse de rotation de l'arbre de sortie de la boite de vitesses du moteur. Ce capteur mesure la variation de flux d'une roue phonique 53 disposée sur l'arbre de sortie de la boite de vitesses. Le circuit élec tronque 51 est, d'autre part, relié à un contacteur 54 détectant la fin de course de la pédale 55 de l'accélérateur du moteur, à un détecteur 56 de position du levier de commande de la boîte de vitesses et à un relais 57 temporisé de commande de l'électro-vanne 50. Le circuit électronique 51 comprend des sous-ensembles de détection 58, 59 et 60 reliés respectivement au capteur 52 de la vitesse de rotation de l'arbre de sortie de la boite de vitesses, au contact 54 de fin de course de l'accélérateur, et au détecteur 56 d'engagement d'un rapport de vitesse. Le circuit électronique 51 comprend, d'autre part, un sous-ensemble 61 comportant une mémoire 62 reliée en 63 aux différents sous-ensembles de détection 58, 59 et 60. Cette mémoire 62 est elle-même reliée à un sous-ensemble 64 comprenant principalement un temporiseur 65 réglable entre 1 et 10 secondes et le relais 57 pour commander l'ouverture et la fermeture de l'électrovanne 50. Sur le schéma de la Figure 4, la référence 66 désigne une résistance, 67 désigne une résistance variable, 68 un condensateur, 69 et 70 des diodes, 71 des transistors, 72 un filtre et 73 un comparateur. On va maintenant détailler le fonctionnement du dispositif conforme à l'invention. Le circuit électronique 51 commande l'ouverture de l'électrovanne 50 lorsque les conditions suivantes sont réalisées vitesse de l'arbre de sortie de la boîte de vitesses inférieure sensiblement à 300 tours/minute, pédale d'accélérateur 55 relevée, rapport de vitesse engagé. Le moteur tourne au ralenti. Lorsqu'on enfonce l'accélérateur, le moteur est alimenté, d'une part, par 65 % de gazole et, d'autre part, par 35 % de gaz de pétrole. Ce gaz est injecté dans les cylindres du moteur par les tubulures 42 à 47 qui sont reliées à la sortie 40 du vaporiseur 8. Etant donné que ce gaz sort du vaporiseur 8 sous une pression égale à environ 300 millibars et compte tenu de l'aspiration des pistons du moteur dans les cylindres, le transfert du gaz de la sortie 40 du vaporiseur aux cylindres du moteur est instantané. Les essais effectués ont permis de consta-ter notamment qu'il n'existait aucun temps mort dans la montée en régime du moteur après renfoncement de la pédale d'accélérateur.Le moteur présente ainsi au démarrage un couple au moins équivalent à celui qu'il possède lorsqu'il est alimenté par 100 % de gazole. Le moteur diesel équipé du dispositif conforme à l'invention est ainsi parfaitement utilisable sur des véhicules destinés à démarrer fréquemment sous pleine charge, comme daris le cas des véhicules de transport en commun. Dans l'application sur véhicules de transport en commun, se déplaçant en zone urbaine, l'utilisation du dispositif d'alimentation conforme à l'invention est particulièrement intéressante en raison de la réduction de la pollution par les gaz d'échappement qu'il permet d'obtenir en zone urbaine. L'alimentation en gaz par les tubulures 42 à 47 doit être interrompue quelques secondes après l'enfoncement de la pédale d'accélérateur du moteur. En effet, au bout de quelques secondes de fonctionnement, selon la vitesse de montée en régime du moteur, la tubulure d'admission d'air 3 du collecteur d'admission 2 du moteur présente en 16 une dépression suffisante pour assurer une alimentation normale du moteur en gaz de pétrole en provenance de la sortie 12 du vaporiseur 8. De ce fait, si l'alimentation en gaz par les tubulures 42 à 47 n'était pas interrompue, le surcroit de gaz de pétrole injecté dans le moteur entraînerait des phénomènes de détonation dus au faible pouvoir antidétonant du gaz de pétrole et au taux de compression élevé du moteur diesel. L'arrêt de l'alimentation en gaz par les tubulures 42 à 47 est commandé par l'électrovanne 50. La fermeture de cette dernière est elle-même commandée par le relais 57 et le temporiseur 65. Ce temporiseur 65 est réglé pour couper entre 1 à 10 secondes environ après le démarrage du moteur, suivant le profil de la route et la fréquence des arrêts et redémarrages du véhicule. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples que l'on vient de décrire, et on peut apporter à ceuxci de nombreuses modifications sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, le capteur de vitesse de rotation 52 peut être associé à d'autres organes rotatifs du moteur que l'arbre de sortie de la boîte de vitesses. La fermeture de la vanne 50 peut encore être commandée directement par un organe sensible à la pression régnant dans la tubulure d'admission 3, ou par tout autre moyen permettant d'éviter l'alimentation simultanée en gaz par des pipes d'admission 4 et par les injecteurs 48. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour alimenter un moteur diesel partiellement par du gaz de pétrole liquéfié, comprenant un vaporiseur-détendeur dont l'entrée est reliée à un réservoir de gaz de pétrole liquéfié et dont la sortie est reliée à un distributeur de gaz accouplé à la pompe d'injection du moteur ce distributeur étant relié lui-même à au moins un diffuseur de gaz monté dans le collecteur d'admission du moteur, caractérisé en ce que le vaporiseur-détendeur comprend une sortie de gaz sous une pression comprise sensiblement entre 200 et 500 millibars, en ce que cette sortie est reliée, parl'intermédiaire d'une vanne, à des injecteurs placés dans le collecteur d'admission du moteur, et en ce que des moyens sont prévus pour commander la fermeture de cette vanne pendant une durée prédéterminée après l'enfQnce- ment de la pédale d'accélérateur du moteur. 2. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la durée prédéterminée précitée est au moins égale à la durée de transfert du gaz du vaporiseur-détendeur au collecteur d'admission par le distributeur de gaz, à partir de l'enfoncement de la pédale d'accélérateur du moteur. 3. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la vanne disposée entre les injecteurs et la sortie à 200 - 500 millibars du vaporiseur est une vanne électromagnétique. 4. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour commander l'ouverture de l'électrovanne lorsque les conditions suivantes sont réalisées : vitesse de l'arbre de sortie de la boite de vitesses du moteur inférieure sensiblement à 200 - 400 tours/minute, rapport de vitesse engagé et accélérateur du moteur en position relevée. 5. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens pour commander l'ouverture de la vanne électromagnétique comprennent un circuit électronique. 6. Dispositif conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que le circuit électronique est relié à un capteur de vitesse de rotation de l'arbre de sortie de la boîte de vitesses, un contacteur de fin de course de l'accélérateur, un détecteur de position du levier de commande de la boîte de vitesses et un relais temporisé de commande de la vanne électromagnétique. 7. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'un régulateur de débit de gaz est placé sur le circuit de gaz compris entre la sortie à 200 - 500 millibars du vaporiseur et les injecteurs