Brevet FR2467993A1 — publié le 19810430

L'invention concerne un moteur à combustion interne refroidi par e7u et utilisant l'alcool comme carburant, en particulier pour véhicules utilitaires, équipé d'un circuit d'eau de refroidissement commandé par thermostat et comportant une pompe à eau et une vanne de commutation, et d'un évaporateur de carburant réchauffable par le circuit d'eau de refroidssement. On connais des moteurs à combustion interne refroidis par eau et utilisant l'alcool comme carburant, en particulier pour véhicules utilitaires. Pour obtenir un réchauffage plus rapide de l'évaporateur de carburant, une prenière mesure consiste à prévoir pour le moteur un circuit d'eau de refroidissement servant au réchauffage de l'évaporateur par l'intermédiaire d'une vanne thermostatique et d'un échangeur thermique. L'eau du circuit de refroidissement quittant l'évapora- teur est renvoyée à la pompe à eau du moteur et, s'il y a dépassement de la température de service, transite par un radiateur du véhicule dont l'accès est alors ouvert par un thermostat. Une seconde mesure destinée à obtenir un réchauffage plus rapide de l'évaporateur de carburant constiste à compléter l'action de ce circuit d'eau de refroidissement par celle d'un autre circuit d'eau équipé d'une pompe et réchauffé par un échangeur de chaleur alimenté par les gaz d'échappement. Le circuit d'eau de refroidissement et le second circuit d'eau sont raccordés par une soupape thermostatique. Lorsque le moteur atteint sa température de fonctionnement, le second circuit d'eau réchauffé est coupé par un thermostat particulier. La chaleur de vaporisation nécessaire au carburant est ensuite prélevée exclusivement sur le circuit d'eau de refroidissement du moteur, alors à température de fonctionnement. Le réchauffage de l'évaporateur de carbu ran' demandant du temps, en particulier lorsque la tem rature ambiante est basse, ltobjet de l'invention est d'indiquer comment, par des mesures appropriées, parvenir à renoncer au réchauffage de l'évaporateur de carburant pour un démarrage à une température ambiante in inférieure à la température de fonctionnement de l'évaporateur. L'invention résoud ce problème par le fait que pour le démarrage du moteur à combustion interne lorsqu'il est à une température se situant au-dessous de la température de fonctionnement, est prévu, supplémentairement au réservoir recevant le carburant de fonctionnement, un autre réservoir de carburant pouvant par l'intermédiaire d'une vanne de commutation et de détente être raccordé, en alternance avec le carburant de fonctionnement, au système d'alimentation en carburant du moteur à combustion interne, et par le fait qu'en sortie de l'évaporateur, est disposé un thermostat constatant la température d'eau, lequel actionne au moins indirectement la vanne de commutation et de détente de façon telle que lorsque l'eau de refroidissement est à la température de fonctionnement, l'alimentation soit assurée par le carburant de fonctionnement et, lorsque la température d'eau est inférieure à la température de fonctionnement, par le carburant de démarrage. Les carburants de démarrage convenant à cet emploi sont des carburants qui sont en phase gazeuse dans les conditions normales, comme le méthane (gaz naturel), le propane, etc. Le carburant de démarrage est, dans ce cas, transporté dans un réservoir distinct et, en fonction de la commande du starter du moteur et de la température régnant à la sortie d'eau de refroidissement de l'évaporateur, amené à la partie supérieure de l'éva- porateur par action d'un thermostat pilotant un organe de commutation et de détente asservi à la température et monté sur la tuyauterie de carburant de démarrage. Le moteur peut ainsi être immédiatement démarré à froid, et sans un quelconque temps de réchauffage, par utilisation du régulateur de pression prévu à la sortie de l'évaporateur. Simultanément, au démarrage à froid du moteur une pompe de circulation supplémentaire est mise en marche, permettant au transit d'eau de s'effectuer dans l'échangeur thermique alimenté en gaz d'échappement et dans l'évaporateur de carburant. Pour réduire le temps durant lequel le moteur fonctionne au carburant de démarrage, bien que le moteur lui-même n'ait pas encore atteint sa température de fonctionnement, on peut donner au moteur une structure selon l'invention, en outre, caractérisé en ce que sur le circuit d'eau de refroidissement, est prévu en amont de l'évaporateur (en prenant pour sens de référence celui de l'écoulement), un échangeur thermique pour gaz d'échappement alimenté côté absorption de chaleur par les gaz d'échappement du moteur à combustion interne, que l'évaporateur et l'échangeur thermique pour gaz d'échappement peuvent entre court-circuités par une canalisation appartenant au circuit d'eau et montée en dérivation en aval du thermostat, (en prenant pour sens de référence celui de l'écoulement) canalisation de dérivation sur laquelle est prévue une pompe de circulation distincte disposant de son entrainement propre et d'un système réchauffant le circuit d'eau à partir des gaz d'échappement, par le fait que dans le circuit d'eau de refroidissement est également prévue une canalisation en bipasse mise en circuit ou hors circuit par une vanne thermostatique, et par le fait que le circuit d'eau de refroidissement, sui vant la position de la vanne thermostatique, conduit à l'échangeur thermique pour gaz d'échappement par une tuyauterie ou, par l'échangeur thermique de l'évapora teur et une autre tuyauterie, revient à la pompe à eau du moteur à combustion interne. Crache à l'échangeur thermique alimenté par les gaz d'échappement du moteur, disposé en amont de l'évaporateur de carburant, on obtient par l'intermé diaire d'un circuit d'eau en bipasse équipé d'une pompe de circulation un réchauffement efficace et rapide de l'évaporateur de carburant, réchauffement qui, après obtention de la température de service, sera ensuite, par des organes de commutation thermostatiques appropriés, maintenu à la température d'eau de refroidissement, c'est-à-dire à niveau de température constant déterminé de façon optimale pour le fonctionnement du moteur.La vanne de commutation et de détente est pilotépar le thermostat monté en sortie de l'évaporateur de telle sorte que, lorsqu'une température déterminée est attein te pour l'évaporateur, l'arrivée du carburant de démarra ge soit interrompue. Enfin, pour ce qui concerne l'entratnement de la pompe de circulation, le système d'entratnement de la pompe de circulation assurant l'écoulement dans la canalisation de dérivation peut-etre couplé fonction nellement au thermostat monté sur la tuyauterie condui sant à l'échangeur thermique pour gaz d'échappement de façon telle que lorsque cette tuyauterie est mise en position d'ouverture par la vanne thermostatique et que la température au thermostat devient de ce fait suffi sante, la pompe de circulation cesse d'être entraînée, et inversement. Dans ce qui suit, l'invention est expliquée plus en détail à l'aide d'un exemple d'exécution illustré par une figure. Celle-ci représente un schéma d'un moteur à gaz fonctionnant à l'alcool conforme à l'invention. Sur le schéma représenté sur la figure, le carburant liquide est transféré par une pompe à carburant 2 d'un réservoir 1 à un évaporateur de carburant 4 par une canalisation de carburant 3. Par une soupape de surdébit 5, montée entre la pompe à carburant 2 et l'évaporateur 4, le carburant pompé en excédent peut revenir au réservoir 1 par une canalisation 6. De l'évaporateur 4, le carburant parvient vaporisé, donc en phase gazeuse, par un système tubulaire 7, au mélangeur air/gaz 8 et, par une tubulure d'admission 9 équipée d'unspapillon 10, aux cylindres d'un moteur à combustion interne 11. Le circuit d'eau de refroidissement 12 du moteur à combustion interne 11, qui possède sa propre pompe à eau 13, peut être mis en circuit de façon ccnnue, au moyen d'un thermostat 14, en fonction de la température, avec un radiateur 15 du véhicule. Dans le circuit d'eau de refroidissement 12, 12', est prévue de plus une vanne thermo.statique 16 ayant la conformation d'un distributeur 3/2 et commandant le circuit d'eau de refroidissement du moteur il de telle sorte que l'eau de refroidissement parvienne par une tuyauterie 17 à un échangeur pour gaz d'échappement 18 monté en amont de l'échangeur thermique 19 de l'évaporateur 4. Par une canalisation de dérivation 20 partant de l'échangeur thermique 19, le circuit d'eau de refroidissement 12, 17, 20 est raccordé en retour d'écoulement à la pompe à eau 13. A côté du circuit d'eau de refroidissement 12, 17, 20, est prévu un autre circuit d'eau 21, 20, 24 doté de sa propre pompe de circulation 23, circuit dé bouchant par la canalIsation 21 dans la tuyauterie 17 et passant également par l'échangeur thermique pour gaz d'échappement 18, et traversant l'échangeur thermique 19 de l'évaporateur 4. Par une canalisation de dérivation 24 partant de la canalsation 20, la liaison avec la pompe de circulation 23 se trouve réalisée et, par là même, le circuit d'eau 21 fermé. Pour le départ à froid du moteur à combustion interne 11, est prévu un réservoir 25 de carburant de démarrage, du méthane (gaz naturel) ou du propane par exemple, carburant qui, dans les conditions normales de température et de pression, est en phase gazeuse. Ce réservoir de carburant 25 est raccordé directement, par intercalation d'une vanne de commutation et de détente 26 et montée sur une canalisation 27, à la partie supérieure de l'évaporateur 4. Le moteur 11 à l'état froid peut, par l'intermédiaire d'un thermostat 29 disposé à la sortie (en prenant pour référence le sens de l'écoulement) de l'évaporateur 4, ouvrir la canalisation 27 de façon telle que le carburant de démarrage parvienne à la partie supérieure de l'évaporateur 4 et que le moteur à combustion interne démarre immédiatement, c'est-à-dire sans période de préchauffage. L'arrivée du carburant de démarrage du moteur 11 est commandée, en fonction de la température du thermostat 29 prévu à la sortie d'eau de refroidissement de l'évaporateur 4, par une vanne de commutation et de détente 26. Dans la tuyauterie 17, est montée une sonde de température 30 qui, lorsque la température de fonctionnement du moteur à combustion interne 11 est atteinte, arrête la pompe de circulation 23, mettant ainsi au repos le circuit d'eau 21, 20, 24. REVENDICATIONS 1. Moteur à combustion interne refroidi par eau et utilisant l'alcool comme carburant, en particulier pour véhicules utilitaires, équipé d'un circuit d'eau de refroidissement commandé par thermostat et comportant une pompe à eau et une vanne de commutation et d'un évaporateur de carburant réchauffable par le circuit d'eau de refroidissement, caractérisé par le fait que pour le démarrage du moteur à combustion interne(11) lorsqu'il est à une température se situant audessous de la température de fonctionnement, est prévu, supplémentairement au réservoir (1) recevant le carburant de fonctionnement, un autre réservoir de carburant (25) pouvant par l'intermédiaire d'une vanne de commutation et de détente (26) entre raccordé, en alternance avec le carburant de fonctionnement, au système d'alimentation en carburant du moteur à combustion interne (il), et par le fait qu'en sortie de l'évaporateur (4), est disposé un thermostat (29) constatant la température d'eau, lequel actionne au moins indirectement la vanne de commutation et de détente (26) de façon telle que lorsque l'eau de refroidissement est à la température de fonctionnement, l'alimentation soit assurée par le carburant de fonctionnement et, lorsque la température d'eau est inférieure à la température de fonctionnement, par le carburant de démarrage. 2. Moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé par le fait que dans le circuit d'eau de refroidissement (12) est prévu, en amont de l'évaporateur (4) (en prenant pour sens de référence celui de l'écoulement), un échangeur thermique par gaz d'échappement (18) alimenté côté absorption de chaleur par les gaz d'échappement du moteur à combustion interne (11), que l'évaporateur (4) et l'échangeur thermique par gaz d'échappement (18) peuvent être court circuités par une canalisation (24) appartenant au cir cuit d'eau (21, 20, 24) et montée en dérivation en aval du thermostat (29), en prenant pour sens de référence celui de l'écoulement,canalisation de dérivation (24) sur laquelle est prévue une pompe de circulation dis tincte (23) disposant de son entratnement propre et d'un système réchauffant le circuit d'eau à partir des gaz d'échappement, par le fait que dans le circuit d'eau de refroidissement (12), est également prévue une cana lisation en bipasse (12') mise en circuit ou hors cir cuit par une vanne thermostatique (16), et par le fait que le circuit d'eau de refroidissement (12), suivant la position de la vanne thermostatique (16), conduit à l'échangeur thermique pour gaz d'échappement (18) par la tuyauterie (17) ou, par l'échangeur thermique (19) de l'évaporateur (4)et la tuyauterie (20), revient à la pompe à eau (13) du moteur à combustion interne (11). 3. Moteur à combustion interne selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le système d'entranement de la pompe de circulation (23) assurant l'écoulement dans la canalisation de dérivation (24) est couplé fonctionnellement au thermostat (30) monté sur la tuyauterie (17) de façon telle que lorsque cette tuyauterie (17) est mise en position d'ouverture par la vanne thermostatique (16) et que la température au ther mostat (30) devient de ce fait suffisante, la pompe de circulation (23) cesse d'être entrainée, et inversement.