Brevet FR2483013A1 — publié le 19811127

DISPOSITIF COMMANDE ELECTRIQUEMENT POUR LE CHAUFFAGE DU CARBURANT DANS UN EIIOTEUR A ALLUMAGE PAR COMPRESSION. La présente invention se rapporte à un dispositif commandé électriquement pour le chauffage du carburant dans le système d'alimentation en carburant d'un moteur à allumage par compression. On sait qu'une partie du carburant alimentant les moteurs à allumage par compression risque de se congeler lorsque le temps est froid. Les fractions de carburant qui sont congelé risquent de boucher les filtres utilisés dans de telles installations et cela peut aller jusqu'à empêcher le carburant de parvenir au moteur. I1 est connu également de prévoir des dispositifs de chauffage commandés électriquement destinés à chauffer le carburant et un tel dispositif est décrit en particulier dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4.091.265. Dans ce cas, le dispositif de chauffage est logé dans une chambre par laquelle s'écoule le carburant avant de traverser le filtre. Le dispositif de chauffage décrit dans le brevet c i t é c i-dessus comprend un ensemble de chauffage monté dans la chambre, cet ensemble de chauffage portant deux résistances dans lesquelles se dissipe la majeur partie de l'énergie électrique, et deux transistors de puissance dont chacun sert à régler l'intensité du courant électrique qui passe dans la résistance correspondante. De plus, cet ensemble porte des transistors de réglage ainsi qu'un dispositif sensible-à la température. Les divers éléments plongent dans le carburant qui traverse la chambre. L'inconvénient d'un dispositif de ce type réside dans le -fait que les diverses surfaces des éléments chauffés sont très petites ee-que, par cousez quent, si l'on veut obtenir un chauffage rapide, il faut que la température des divers éléments soit assez élevée. Cela peut présenter des inconvénients si la chambre vient à être vidée de son carburant et, dans un tel cas, il y a un risque que les surfaces des divers éléments se trou vent portées à une température dangereuse. Un autre n- convénient tient au fait que le carburant se trouve au contact de pièces électriques et qu'il faut donc choisir ces dernières de manière qu'elles soient en mesure de supporter l'action du carburant et des produits contai nants que peut contenir ce dernier. L'invention vise un dispositif de chauffage permettant d'obtenir les résultats signalés plus haut d'une fa çon simple et commode. De façon plus précise, l'invention a pour objet un dispositif commandé électriquement pour le chauffage du carburant dans une installation d'alimentation en carburant d'un moteur à allumage par compression, caractérisé par le fait qu'il comprend un corps délimitant, au moins partiellement, un passage permettant la circulation du carburant, ce corps étant en un matériau conducteur de la chaleur, des moyens de production de chaleur actionnés électriquement, ces moyens étant montés sur ledit corps de manière à pouvoir assurer un échange de chaleur avec ce dernier sans toutefois se trouver au contact du carburant qui circule dans ledit passage, et des moyens servant à régler l'alimentation en courant électrique desdits moyens de production de chaleur, de manière qu'il soit possible de régler la quantité de chaleur fournie audit corps. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant, à titre explicatif mais nullement limitatif, une forme de réalisation. la Figure 1 est une vue éclatée du dispositif selon l'invention et, les Figures 2A et 2B représentent une forme de réalisation du circuit électrique de ce dispositif. Le dispositif selon l'invention, tel que représenté sur la Figure 1, comprend un corps en deux parties, dont la première est désignée par la référence 1n et la seconde par la référence 11. La partie 10 de ce corps forme un évidement en gradins et l'ensemble est en métal, par exemple en alliage léger. La partie 10 présente une entrée 12 et une sortie 13 qui communique, a l'aide de passages pratiqués dans la partie 10, avec la partie la plus intérieure de cette évidement. La partie 11 du corps a une forme qui lui permet de s'emboîter dans la partie la plus intérieure de l'évidement et elle comporte une bride ou rebord 14 munie d'ouvertures, ces ouvertures étant prévues pour le passage de vis servant à appliquer cette bride contre l'évidement 15 formé dans la partie 10 du corps. On intercale un joint d'étanchéité 22 entre cette bride et l'évidement 15 au cours du montage, cette bride assurant l'étanchéité au carburant et servant également à réduire le plus possible le transfert de chaleur entre les diverses pièces du corps. La partie 11 du corps délimite un ou plusieurs passages réalisés par perforation et qui se trouvent au voisinage immédiat de la surface extérieure de la partie 11 d'où part la bride 14 ; la partie 11 du corps comporte des perforations qui se raccordent aux passages pratiqués dans la partie 10.Le passage de la partie 10 qui communique avec la sortie 13 présente un évidement destiné à recevoir un joint torique assurant l'étanchéité avec la partie 11 du corps ; on a représenté cette partie ll avec un unique passage, mais il est bien entendu que l'on pourrait prévoir autant de passages qu'il est nécessaire pour assurer un échange de chaleur satisfaisant. La partie 11 du corps porte une série de transistors de puissance 17, qui sont montés de manière à pouvoir assurer un échange de chaleur avec la surface de cette partie 11. Ces transistors constituent les moyens de production de chaleur. De préférence, une fois les deux parties du corps assemblées, on déverse un produit d'enrobement dans l'évidement jusqu'à atteindre le niveau du gradin 19. I1 est prévu également une plaquette de circuit imprimé, désignée dans son ensemble par la référence 18, assujettie à l'aide de rivets au gradin 21 de la partie 10. Cette plaquette de circuit imprimé porte une série de composants, dont l'ensemble constitue un circuit servant au réglage du courant dans les transistors de puissance. Enfin, il est prévu un couvercle 20 assujetti à la jante de la partie 10 du corps. En cours de fonctionnement, du carburant s'écoule par les passages pratiqués dans les parties 10 et 11 du corps et ce carburant s'échauffe en raison du fait que la partie 11 est chauffée par l'énergie qui se dissipe dans les transistors de puissance. La surface disponible pour le transfert de chaleur est nettement plus grande que dans le cas du dispositif représenté dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique cité plus haut. Les surfaces n'ont donc pas besoin d'être portées à une telle température élevée pour assurer un chauffage convenable du carburant.En outre, le carburant ne vient pas au contact des composants électriques et, par suite, il n'y a pas lieu de prévoir des composants conçus ou disposés de manière à pouvoir supporter l'action du carburant ou d'un produit de contamination quelconque. Le passage pratiqué dans la partie Il'du corps peut être constitué par une rainure creusée dans la face du corps qui est tournée vers la paroi de base de l'évidement, cette partie de base servant à fermer cette rainure. L'ensemble constitué par les Figures 2A et 2B représente une forme de réalisation possible du circuit du dispositif selon l'invention. Les transistors de puissance signalés plus haut sont désignés par la référence 23 et c'est dans ces transistors que se dissipe pratiquement toute la chaleur. C e s t r a n s i s t o r s sont en fait du type c o n n u s o u s 1 e n o m d e "Mosfets" d u t y p e P. L e circuit comprend un conducteur principal positif 24 d'alimentation en courant électrique, raccordé, à l'aide d'un fusible, à la borne positive de l'accumulateur du véhicule, la borne négative de cet accumulateur étant à la masse ; le circuit comprend en outre un conducteur négatif 25. Les bornes de drain des transistors 23 sont branchées sur le conducteur positif 24, tandis que les bornes de source sont branchées, à l'aide d'une résistance ohmique commune 26, sur le conducteur négatif. De plus, entre le conducteur positif 24 et le conducteur négatif 25, est intercalé un dispositif 27 d'absorption des courants parasites et les bornes de grille des transistors sont branchées chacune à un conducteur d'alimentation 28 a l'aide de resistance ohmiques respectives 29. I1 est prévu un autre conducteur positif d'alimentation 30, relié à l'accumulateur du véhicule par une bobine de protection 31, un fusible et un interrupteur, un autre dispositif 32 d'absorption des courants parasites étant intercalé entre la jonction de cette bobine de protection 31 avec le fusible et la conduite négative d'alimentation 25.Deux condensateurs 32A et 33 sont intercalés entre les conducteurs d'alimentation 25 et 30. Les bornes de source des transistors 23 sont raccordées, à l'aide d'une résistance ohmique 34, à la borne d'entrée inverseuse 35 d'une moitié 36 d'un circuit intégré comparateur double du type CA3290, dont l'autre moitiré est représentée en 37. La borne 8 du circuit intégrée est raccordée à l'aide d'une résistance ohmique 38 au conducteur d'alimentation 30 tandis que la borne 4 est raccordée au conducteur d'alimentation 25. Un condensateur 39 est intercalé entre la borne d'entrée inverseuse 35 et le conducteur d'alimentation 25, tandis qu'une résistance ohmique 40 est intercalée entre la borne 35 et le conducteur d'alimentation 30. La borne d'entrée sans inversion 41 est raccordée au conducteur d'alimentation 25 à l'aide de deux résistances ohmiques 42, 43, montées en série, un condensateur 44 étant monté en parallèle avec la résistance 43.La borne de sortie 45 du comparateur est raccordée à la borne 41 au moyen d'une diode 47 et d'une résistance 48, et au conducteur d'alimentation 30 à l'aide de résistances 49 et 50 montées en série. Le conducteur d'alimentation 28 signalé plus haut est raccordé au point de jonction des résistances 49 et 50. De plus, le point de jonction des résistances 49 et 50 est raccordé au conducteur d'alimentation 25 à l'aide d'un condensateur 51. Il est prévu un transistor 52 & effet de champ dont la source est raccordée au conducteur d'alimentation 25 tandis que le drain est raccordé à la borne de sortie 45 du comparateur 36. La grille de ce transistor 52 est raccordée au conducteur d'alimentation 30 à l'aide d'une résistance 53 montée en parallèle avec une diode 54 et elle est raccordée au conducteur d'alimentation 25 à l'aide d'un condensateur 55. La borne de sortie 45 du comparateur 36 est raccordée à la borne de sortie 56 du comparateur 37. La borne d'alimentation 28 du circuit intégré est reliée à la borne d'alimentation 25 & l'aide de deux condensateurs 57 et 58, tandis que la borne d'entrée 59 sans inversion est raccordée au point de jonction des deux résistances 60 et 61 qui sont montées en série entre les conducteurs d'alimentation 30 et 25.La résistance 61 est montée en parallèle avec un condensateur 62. La borne d'entrée inverseuse 63 du comparateur 37 est reliée à la borne d'entrée inverseuse du comparateur 36 et, & l'aide d'une résistance 64, à la borne 33 d'un circuit intégré 65 à réglage de température. Ce circuit intégré est du type national LW 3911. La borne 2 du circuit intégré est reliée à la borne 3 à l'aide d'une résistance 65 montée en parallèle avec un condensateur 66 et, de plus, cette borne 2 est reliée, à l'aide de résistances 67 et 68 montées en série, à la conduite d'alimentation 25. Le point de jonction des résistances 67 et 68 est relié, & l'aide d'une résistance 69, aux bornes de source des transistors 25.La borne 4 du circuit intégré 64 est reliée au conducteur d'alimentation 25 tandis que la borne 3 est, de plus, reliée à ce conducteur d'alimentation 25 au moyen d'une diode 70 de réglage d'intensité, avantageusement du type IN 5304. La tension de réglage sur le conducteur 28 des transistors 23 dépend de quatre circuits qui jouent les rôles de réglage de température, de limitation de la dissipation d'énergie, de déclenchement de la faible tension initiale et de blocage de la faible tension finale. Le circuit de réglage de température repose sur le circuit intégré 64. Ce circuit comprend un composant interne qui règle la tension entre les bornes 3 et 4, et cette tension est appliquée à la channe potentiométrique constituée par les résistances ohmiques 65, 67 et 68. Ce circuit intégré comprend, en outre, un amplificateur opérationnel monté en comparateur.Le détecteur contenu dans ce circuit intégré est relié au comparateur, dont l'autre borne est relié à la borne 2 et, lorsque la température monte, le signal de sortie du détecteur diminue et, lorsqu'il est descendu au-dessous de la tension à la borne 2, le signal de sortie de l'amplificateur opérationnel passe aux valeurs faibles. La sortie de l'amplificateur opérationnel est reliée à la borne 1 qui est, elle-même, reliée au point portant à référence VX sur le schéma du circuit. Lorsque celui-ci est relié à la borne d'alimentation 25, les transistors 23 se bloquent. Un réglage proportionnel est assuré par la contre-réaction dans la résistance ohmique 69.Cela signifie que, si l'on a réglé le dispositif en réglant la résistance 65 pour qu'elle agisse par exemple à la température + 50C, le maximum d'énergie ne se développera pas tant que la température détectée n'est pas descendue par exemple à - 50C. Le réglage de la dissipation d'énergie par les transistors est obtenu par réglage de l'intensité du courant qui y circule et de la tension qui les traverse. L'intensité du courant est détectée par le comparateur 36, dont la borne d'entrée inverseuse est reliée, à lBai- de de la résistance ohmique 34, aux bornes de source des transistor s. La tension de l'accumulateur est détectée à l'aide de la résistance 40 ; les résistances 40 et 34 alimentent la borne d'entrée inverseuse 35, tandis que la borne d'entrée sans inversion reçoit la tension de référence fournie par le circuit intégré 64. Lorsque la dissipation d'énergie des transistors 23 est faible, la broche 35 du comparateur 36 est moins positive que la broche 41 et le signal à la sortie du comparateur 36 a donc une valeur élevée. Comme on le remarquera, la borne de sortie 45 est reliée également au point VX, ce qui permet de mettre les transistors à l'état passant.Tandis que la dissipation d'énergie subit une nouvelle augmentation sous l'effet d'une augmentation de la tension et/ou de l'intensité du courant, la broche 35 devient plus positive et elle peut même devenir plus positive que la broche 41, auquel cas le signal de sortie du comparateur prend une valeur faible et, comme pour le réglage de temperature, les transistors 23 se bloquent. Une rétroaction positive à un seul pôle est assurée par la diode 47 et par la résistance ohmique 48, ce qui assure une commutation positive. I1 est indispensable de prévoir un déclenchement de tension initiale faible, étant donné que les transistors 23 sont réglés pour une dissipation d'énergie et, par suite, si la tension de l'accumulateur devenait très faible, l'intensité du courant électrique passant dans les transistors risquerait d'être trop forte. La détection de la tension de l'accumulateur est assurée à l'aide du comparateur 37, dont la borne d'entrée sans inversion 59 reçoit une certaine partie de la tension de l'accumulateur, grâce à un diviseur de tension constitué par les résistances ohmiques 60 et 61. Comme dans le cas du comparateur 36, la tension de référence est fournie par le circuit intégré 64. Ce circuit est conçu pour pouvoir, par réglage de la résistance 60, bloquer les transistors lorsque la tension de l'accumulateur est descendue aux environs de 10 volts. Une protection complémentaire est nécessaire pour le cas où la tension de l'accumulateur viendrait à prendre une valeur très faible, par exemple 4 volts, pour laquelle les comparateurs 36 et 37 ne pourraient pas fonctionner correctement. On obtient cette protection à l'aide du transistor 52. Celui-ci est conçu pour bloquer le point VX sur le conducteur d'alimentation 25 lorsque la tension d'accumulateur sur le conducteur d'alimentation 30 est inférieure à la tension de grille. On choisit le transistor 52 de manière que, pour la gamme de tempé ratures prévue, la tension de grille soit comprise entre 5 et 9 volts. Lorsque le circuit est déclenché, le condensateur 55 garantit que le transistor 52 se bloque jusqu'à ce que les tensions appliquées aux comparateurs soient stabilisées.En outre, la diode 54 assure un trajet de décharge rapide du condensateur 55, ce qui garantit que le transistor 52 se bloquera bien si la tension de l'accumulateur devient très faible, par exemple lorsque l'interrupteur signalé plus haut s'ouvre. La bobine de protection 31 et les condensateurs 32 et 33 assurent un filtrage de l'alimentation des comparateurs et du circuit intégré, et l'alimentation des comparateurs 36 et 37 est filtrée en outre par les condensateurs 57 et 58. La tension appliquée aux grilles des transistors 23 est celle qui existe entre les bornes du condensateur 56 et c'est la tension qui se présente au point de jonction des résistances 50 et 49. Lorsque la tension de grille des transistors 23 est supérieure à la tension de seuil, l'intensité du courant qui passe dans les transistors 23 est directement -proportionnelle à la tension aux bornes du condensateur. Comme représenté sur le schéma de circuit, il est prévu une lampe 71, commandée par un transistor 72 dont le drain est raccordé à la borne positive de l'accumulateur à l'aide de cette lampe. La source et la grille sont branchées sur les sources -et les grilles des transistors 23. I1 est prévu une diode 73 pour envoyer les crêtes de tension éventuelles dans le conducteur d'alimentation 24, où elles peuvent être absorbées par le dispositif 27. Pour un fonctionnement à puissance maxima, la tension d'alimentation doit être comprise entre 11 et 15 volts, ce qui rend par conséquent le comparateur 37 et le transistor 52 incapables de fonctionner. En outre, la température détectée doit être inférieure aux limites de fonctionnement dynamique du circuit intégré 64. Dans de telles conditions, la tension entre les plateaux du condensateur 51 augmente, ce qui produit une élévation de l'intensité du courant de sortie jusqu'à ce que le compa rateur 36 soit commuté de manière que son signal de sortie prenne une valeur faible. Le condensateur 51 se décharge rapidement dans la résistance 49, ce qui provoque une diminution de l'intensité du courant de sortie jusqu'à ce que le comparateur 36 soit de nouveau commuté de manière que son signal de sortie prenne des valeurs élevées. Ce cycle se répète, ce qui assure une puissance moyenne de sortie pratiquement constante. Si la température détectée augmente, le signal de sortie du circuit intégré 64 interrompt le cycle d'énergie maxima en prélevant de l'intensité dans le condensateur 51. Par suite, la tension entre les plateaux du condensateur diminue et il se produit une diminution de l'intensité du courant, ce qui, grâce à la résistance ohmique 69, oblige le circuit intégré à reprendre son état initial de façon que le comparateur 36 assure de nouveau une commande temporaire. Tandis que la température continue de baisser, le réglage assuré par le circuit intégré 64 augmente jusqu'au moment où aucune énergie n'est dissipée par les transistors. REVENDICATIONS 1. Dispositif commandé électriquement pour le chauffage du carburant dans une installation d'alimentation en carburant d'un moteur à allumage par compression, caractérisé par le fait qu'il comprend un corps délimitant, au moins partiellement, un passage permettant la circulation du carburant, ce corps étant en un matériau conducteur de la chaleur, des moyens de production de chaleur actionnés électriquement, ces moyens étant montés sur ledit corps de manière à pouvoir assurer un échange de chaleur avec ce dernier sans toutefois se trouver au contact du carburant qui circule dans ledit passage, et des moyens servant à régler l'alimentation en courant électrique desdits moyens de production de chaleur, de manière qu'il soit possible de régler la quantité de chaleur fournie audit corps. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens de production de chaleur sont assujettis à une surface dudit corps. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit corps 11 est muni, sur son pourtour, d'une bride ou rebord 14, et par le fait que ce dispositif comprend un autre corps 10 délimitant un évidement en gradin dans la partie la plus intérieure duquel vient se loger ledit premier corps 11, ladite bride 14 étant placée contre un premier gradin 15 formé par cet autre corps 10, un joint d'étanchéité 22 intercalé entre ledit premier gradin et ladite bride 15 et des moyens servant à maintenir lesdits corps 10 et 11 appliqués l'un contre l'autre, ledit joint d'étanchéité ayant pour rôle d'assurer l'isolation thermique entre ces deux corps. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il comprend une entrée 12 de carburant et une sortie 13 de carburant pratiquées dans ce second corps 10, cette entrée et cette sortie de carburant communiquant avec les extrémités opposées dudit passage. 5. Dispositif selon.la revendication 4, caractérisé par le fait qu'il comprend un élément de montage 18 cons titué par une plaquette de circuit qui constitue le moyen servant à régler l'intensité du courant électrique, ladite plaquette de circuit étant portée par un second gradin 21 dudit second corps 10. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'il comporte un couvercle 20 assujetti audit second corps 10 et servant à boucher ledit évidement. 7. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ledit passage est obtenu en pratiquant un ou plusieurs perçages dans ledit premier corps. 8. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit passage est constitué par une rainure pratiquée dans ledit premier corps 11, cette rainure étant bouchée par ledit second corps 10. 9. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que lesdits moyens de production de chaleur sont constitués par un transistor de puissance.