Brevet FR2484023A1 — publié le 19811211

i La présente invention se rapporte à un disposi- tif d'échauffement préalable de carburant, équipant des mo- teurs Diesel qui comportent une pompe d'injection. L'invention a pour objet un dispositif du type précité grâce auquel, de manière économique et commandée ou contrôlée, le carburant peut être échauffé préalablement tout en évitant sûrement des surchauffes, notamment aussi lors du démarrage à froid de moteurs Diesel. En outre, ce dispositif peut facilement être incorporé après coup. Selon les caractéristiques essentielles du dis- positif de l'invention, la source de chaleur consiste en un dispositif électrique de chauffage qui, raccordé à un disposi- tif de régulation de la température, est monté en amont sur le trajet parcouru par le carburant, à proximité de la partie haute pression de la pompe d'injection. Avantageusement, dans le dispositif selon l'invention, l'échauffement peut être très précis, ce qui permet d'éviter notamment avec cer- titude un échauffement excessif. En même temps, lors du dé- marrage à froid, il se produit un échauffement rapide et efficace1du fait de la disposition à proximité de la pompe d'injection, et le démarrage à froid s'en trouve amélioré. De plus, l'échauffement préalable du carburant permet de réa- liser une économie substantielle de ce dernier. De préférence, le dispositif de chauffage com- porte une barre chauffante disposée à l'intérieur d'un tron- çon du conduit d'alimentation en carburant, de préférence directement avant la partie haute pression. Une telle bar- re chauffante peut être disposée aisément à l'intérieur dudit conduit d'alimentation et elle garantit un échauffement effi- cace du carburant, notamment directement avant la partie haute pression, et accompagné de faibles pertes grâce au court trajet restant à parcourir au carburant pour attein- dre l'injecteur. Dans une forme de réalisation selon l'invention, la barre chauffante est disposée dans un organe, de préfé- rence hélicoïdal,de guidage du carburant. De ce fait, sans influencer sensiblement l'admission de-carburant, le tra- jet de guidage dudit carburant est prolongé dans la région de cette barre chauffante, de sorte que même des barres chauffantes relativement courtes produisent un échauffement intense. Commodément, l'organe de guidage du carburant consiste en un ressort hélicoïdal de pression entourant la barre chauffante ou en un élémenthélicoîdal analogue appliqué sensiblement contre la face interne de la paroi du conduit d'alimentation entourant la barre. Un tel ressort hélicoïdal (ou organe hélicoïdal analogue) constitue,de manière parti- culièrement simple, un passage hélicoïdal. Avantageusement, le dispositif électrique de chauffage est complété par un dispositif supplémentaire de chauffage par fluide, raccordé au circuit de refroidisse- ment du moteur. Dans le circuit de circulation du fluide du système de re- froidissement du moteur, une chaleur excédentaire est pré- sente en grande quantité et à une température pouvant être aisément utilisée pour assurer l'échauffement préalable du carburant. On peut ainsi économiser de l'énergie électri- que. Lorsque le moteur a atteint sa température de fonction- nement, le dispositif électrique de chauffage peut être tota- lement déclenché car, conformément à l'invention, il n'est nécessaire que pendant la phase d'échauffement du moteur. Selon les caractéristiques essentielles du dispositif de chauffage par fluide, un premier disque obturateur, cons- tituant un premier thermostat et s'ouvrant lorsqu'est dépassée la température de déclenchement du dispositif électrique de chauffage, se trouve avantageusement dans le conduit d'admis- sion du fluide dans le dispositif chauffant, dans la zone de bifurcation du circuit de fluide. Dès que la température d'ouverture du premier thermostat a été atteinte dans le cir- cuit de circulation du fluide, ce thermostat ou disque obturateur ouvre le conduit d'admission du fluide dans le dispositif de chauffage. Etant donné que la température d'ouverture de ce thermostat est supérieure à la température de déclenchement du dispositif électrique de chauffage, il est assuré un déclenchement com- plet dudit dispositif électrique lorsque le chauffage est assuré par fluide. Etant donné que, avant que soit atteinte la température d'ouverture, le thermostat ou disque obtura- teur est fermé, le passage d'un fluide à une température plus 2424O23 basse à travers le dispositif de chauffage est évité, faute de quoi ce dispositif de chauffage se refroidirait et une énergie électrique supplémentaire serait nécessaire. Selon d'autres caractéristiques avantageuses du dispositif selon l'invention, empêchant un échauffement excessif du carburant, il est prévu un second disque obtura- teur qui, constituant un second thermostat, ferme le passage du fluide par le dispositif de chauffage lorsqu'est atteinte une température dépassant la température d'ouverture du pre- mier disque obturateur. Avantageusement, un second disque obturateur (thermostat), situé à la sortie du dispositif de chauffage, peut régler la température qui règne à cet endroit, les deux disques obturateurs (thermostats) pouvant être rassemblés afin de réduire les coûts de fabrication et de montage. Avantageusement, selon d'autres caractéristiques du dispositif de l'invention, le conduit de retour de la par- tie haute pression de la pompe d'injection comporte une soupape de surpression montée élastiquement et s'ouvrant pour permettre le retour du carburant, ledit conduit de retour débouchant à son extrémité, par l'intermédiaire d'un raccord en T, dans le conduit d'aspiration de la pompe d'alimentation. Ainsi, le carburant excédentaire présent dans la partie haute pression de la pompe d'injection est réintroduit dans le circuit de cette pompe. Dans ces conditions, la quantité excédentaire, non destinée à être injectée dans le moteur, du carburant préalablement échauffé dans le dispositif élec- trique de chauffage, est immédiatement aspirée à nouveau sans retourner au réservoir de carburant, puis introduite à nou- veau dans ledit dispositif électrique de chauffage et dans la partie haute pression de la pompe. Ainsi, une partie considérable du carburant à l'état échauffé est mise en cir- culation, ce qui permet d'économiser une grande partie de l'énergie de chauffage. Dans le conduit de retour et dans la partie haute pression de la pompe d'injection, la soupape de surpression assure l'accumulation de pression nécessaire à un fonctionnement correct de la pompe d'injection. L'invention va à présent être décrite plus en 2484023- détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nul- lement limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est une coupe axiale illustrant une forme de réalisation du dispositif électrique de chauffage selon l'invention la figure 2 est une représentation schématique de l'alimentation en carburant d'un moteur Diesel équipé du dispositif chauffant de la figure 1; la figure 3 est une coupe correspondant à la îo figure 1 et illustrant une deuxième forme de réalisation du dispositif électrique de chauffage, complété par un dispositif supplémentaire de chauffage par fluide; et la figure 4 est une représentation schématique correspondant à la figure 2 et illustrant l'alimentation en carburant d'un moteur Diesel dans lequel le carburant excédentaire est réintroduit dans la pompe d'injection. Sur la figure 1, un dispositif 1 selon l'in- ventiond'échauffement préalable de carburant, est monté à l'intérieur d'un système d'admission de carburant, reliant un réservoir 2 à un moteur 3 (figure 2). Dans ce cas notam- ment, le dispositif 1 est monté en amont au voisinage d'une partie 4 haute pression d'une pompe d'injection désignée globalement par la référence 5. Dans un conduit 7 d'alimenta- tion en carburant, un filtre 6 précède le dispositif 1 se- lon l'invention et, dans ledit conduit d'alimentation 7, se trouve en outre une pompe d'alimentation 8 incorporée dans ladite pompe d'injection 5. La quantité refoulée par la pompe 8 coïncidant environ aux besoins maximaux du moteur 3, il se produit une alimentation excessive en carburant dans la plage de fonc- tionnement sous charge partielle ou au ralenti, auquel cas le carburant excédentaire étant ramené du filtre 6 au réservoir 2 par l'intermédiaire d'un conduit 9 illustré par un pointillé. Du fait que le dispositif 1 d'échauffement préalable selon l'invention est disposé immédiatement à proximité de la partie 4 haute pression de la pompe d'injection 5, la quantité de carburant refoulé qui est introduite dans le moteur 3 est échauffée d'une manière sure. De ce fait, l'énergie de chauffage 2484O23- appliquée est également utilisée de manière particulièrement favorable. Cela peut encore être renforcé par le fait que le dispositif 1 est équipé d'une enveloppe isolante ou d'un élément analogue. Le cas échéant, ce dispositif peut aussi être incorporé dans le carter de la pompe d'injection. En fonctionnement sous charge partielle du moteur, lorsque la pompe d'injection 4 fonctionne avec un dé- bit réduit, la totalité du carburant introduit dans la par- tie 4 haute pression de ladite pompe d'injection n'est pas injectée dans le moteur 3. Une quantité excédentaire de carburant parvient ainsi dans ladite partie 4. Ce carburant est ramené au réservoir 2 par l'intermédiaire d'un conduit de retour 11 relié au.conduit 9. Le dispositif 1 selon l'invention illustré sur la figure 1 peut être réalisé notamment sous la forme d'une unité incorporable, en particulier d'une tubulure interca- laire remplaçable, entre autres. Ce dispositif présente une enveloppe 12 percée d'un passage 13 comportant un orifice d'entrée 14 et un orifice de sortie 15. Dans le passage 13, est incorporée une barre chauffante 16 alimentée par des con- ducteurs électriques 17. Cette barre chauffante 16 est logée à l'intérieur d'un organe hélicoïdal de guidage du carburant, ce guidage étant assuré, dans l'exemple illustré, par un ressort hélicoïdal de pression 18 entourant ladite barre 16e Ce ressort est sensiblement appliqué contre une face interne 19 du passage 13. Entre les spires individuel- les du ressort hélicoïdal 18, il est ainsi donné naissance à un passage hélicoïdal parcouru par le carburant pénétrant par l'orifice d'entrée 14. Dans ces conditions, avec une longueur axiale relativement courte, donc une forme de réalisation très courte du dispositif 1, on obtient un prolongement du trajet parcouru par le carburant, d'o il résulte que ce dernier est échauffé uniformément. Il ressort clairement de la figure 1 que l'orifice de sortie 15 du passage 13 consiste en un alésage à peu près radial à l'extrémité du passage 13. La barre chauf- fante 16 est fixée à un bouchon fileté 20, vissé dans un taraudage axial du passage 13. Un dispositif 21 de régulation de la tempéra- ture, faisant partie du dispositif 1, est doté d'un thermos- tat 22 situé à proximité de l'orifice de sortie 15, donc au voisinage de l'orifice d'entrée du carburant de la pompe d'injection 5 (voir la figure 2). Grâce à cet agencement, la température du carburant échauffé est mesurée dans la zone finale du trajet d'échauffement, donc à peu près en un endroit o le carburant présente sa température la plus élevée. Il s'est avéré en pratique qu'un échauffement du carburant jusqu'à environ 600C favorise particulièrement le démarrage à froid et permet d'obtenir un fonc- tionnement du moteur Diesel plus économique et dégageant moins de fumée. D'autre part, il convient de faire observer que le carburant Diesel s'évapore à partir de 800C environ. Il convient par conséquent d'empêcher que cette limite supé- rieure de température soit atteinte, car elle entraî- nerait des perturbations dans le fonctionnement du moteur. Dans le dispositif 1 selon l'invention, la température de réaction du thermostat 22 est d'environ 601C, les deux températures de seuil, auxquelles la barre chauffante 16 est enclenchée ou déclenchée étant relativement proches l'une de l'autre. De préférence, ces températures accusent une différence d'environ 10C. De la sorte, on peut maintenir avec une très grande précision la température d'échauffement souhaitée du carburant. Dans une forme de réalisation simple illustrée sur la figure 1, un contact à bilame, constituant le thermostat 22, enclenche directement la barre chauffante 16. Dans ce cas, la différence entre les températures d'en- clenchement peut atteindre au maximum environ 151C. La réfé- rence 23 désigne une borne de raccordement de conducteurs électriques d'alimentation. A la place d'un thermostat à bilame, on pourrait utiliser un autre détecteur, par exemple une résistance de précision du type "NTC" (à coefficient de température né- gatif) ou "PTC" (à coefficient de température positif), con- nectée à un mécanisme électronique de réglage. Il convient encore de faire observer que le dispositif 21 de régulation de la température comporte en- 24?40923 core commodément un organe de contrôle, par exemple une lampe-témoin ou un élément analogue, disposé dans le champ visuel d'un utilisateur, sur le tableau de bord lorsqu'il s'agit du moteur d'un véhicule automobile. Il est ainsi pos- sible de surveiller le déroulement correct de l'échauffement préalable du carburant. L'alimentation encourant électrique du dispositif 1 d'échauffement préalable est assurée commodé- ment par la serrure de contact, ledit dispositif étant en- clenché au démarrage, lors du pré-allumage. Les premières courses effectuées par la partie haute pression de la pompe d'injection 5 refoulent alors déjà du carburant Diesel préalablement échauffé pour assurer le démarrage à froid, ce qui favorise considérablement ce dernier, notamment par suite de la disposition à proximité immédiate de ladite par- tie haute pression de la pompe 5. L'ensemble du dispositif 1 d'échauffement préala- ble, illustré à titre d'exemple sur la figure 1, peut très bien être incorporé ultérieurement dans le conduit d'alimen- tation en carburant d'un moteur Diesel, notamment à l'endroit illustré sur la figure 2. La figure 3 représente un deuxième type de réali- sation du dispositif de chauffage. Les constituants de cette forme de réalisation correspondant à ceux de la forme de réa- lisation de la figure 1 sont affectés des mêmes références numériques. Dans ce cas également, le carburant parcourt un dispositif électrique de chauffage présentant une barre chauffante 16, et celà de la même manière que pour la forme de réalisation de la figure 1. Le dispositif électrique de chauffage est équipé d'un thermostat qui, commandé par le détecteur 22, assure une régulation de la température. Il est prévu en outre un dispositif supplémen- taire de chauffage par fluide. Un conduit de chauffage 30 tra- verse l'enveloppe 12 du dispositif de chauffage. La direc- tion du débit est représentée par des flèches. Un tube souple d'admission 32 et un tube souple d'écoulement 34 sont rac- cordés à une olive d'admission 31 et à une olive d'évacuation 33, respectivement. 248?4023 Les tubes souples d'admission 32 et d'écoule- ment 34 communiquent en des endroits appropriés avec le cir- cuit de circulation du fluide non illustré) du système de refroidissement du moteur. Dans ce cas, le tube d'admission 32 bifurque d'un conduit 35 du circuit de circulation du fluide. Dans cette zone de bifurcation, se trouve le boîtier 36 d'un thermostat, logeant un corps de dilatation 37 qui, immergé dans le fluide s'écou- lant dans le conduit 35, déplace vers le bas une tige 38 de soupape lorsque la température augmente. Sur la tige 38 de soupape, un premier disque ob- turateur 39 et un second disque obturateur 40 occupent respec- tivement des positions haute et basse. Le disque obturateur 39 coopère avec un siège sus-jacent, cependant que le second disque obturateur 40 est associé à un siège sous-jacent. Lorsque la température du fluide de refroidis- sement est basse, le premier disque 39 est en position fermée, cependant que le second disque 40 est en position ouverte. Lorsque cette température du fluide de refroidissement commen- ce à augmenter, la tige 38 est abaissée. Lorsqu'est atteinte une première température inférieure, le premier disque obturateur 39 s'ouvre et reste ouvert lorsque règnent des températures très élevées. Lorsque règne une seconde température plus élevée, le second disque obturateur 40 se ferme. Ce second dis- que 40 est percé d'un orifice d'étranglement 41 qui laisse passer un faible débit lorsque ledit disque 40 est ferné. Le mécanisme à thermostats illustré est dimen- sionné en fonction de la forme de réalisation du thermostat électrique 22 du dispositif de chauffage, de telle sorte que le premier disque obturateur 39 s'ouvre lorsque règne une température supérieure à la température de déclenchement dudit thermostat électrique 22. Dans la phase d'échauffement du moteur, le chauffage est par conséquent assuré d'une manière exclusivement électrique. On évite ainsi que le conduit de chauffage 30 soit parcouru par le fluide lorsque-le dispositif de chauffage refroidit. Lorsque le premier disque obturateur 39 s'ouvre, le dispositif de chauffage est chauffé, par l'in- termédiaire du conduit 30, à une température qui déclenche sûrement le dispositif électrique de chauffage. Par conséquent, 248 4 023 une énergie de chauffage d'origine électrique n'est plus nécessaire lorsque le moteur tourne en permanence. Il convient d'éviter que le dispositif de chauffage n'atteigne une température trop élevée, par exemple pour éviter la génération de bulles de vapeur dans le carbu- rant échauffé. C'est pourquoi, lorsque règne une température dépassant la température de fonctionnement souhaitée, le second disque obturateur 40 du thermostat se ferme et ne per- met plus, par son orifice d'étranglement 41, qu'un faible débit qui échauffe suffisamment le dispositif de chauffage, auquel cas le dispositif électrique de chauffage peut être éventuellement utilisé en plus pour assurer une régulation précise de la température. D'une manière non illustrée, les disques obtura- teurs (thermostats) 39 et 40 peuvent être indépendants l'un de l'autre. Dans ce cas, le disque obturateur 39, qui se fer- me lorsque règne une basse température, est disposé avanta- geusement dans la zone de bifurcation (représentée sur la figure 3) du tube souple d'admission 32 par rapport au con- duit 35 du circuit du fluide. Le second disque obturateur (thermostat) 40, qui se ferme lorsque règne une température élevée, se trouve alors avantageusement à la sortie du con- duit de chauffage 30 du dispositif de chauffage, donc, par exemple dans la région de l'olive d'évacuation 33 ou dans le tube souple d'écàulement 34. Ce second disque thermostatique contrôle la tem- pérature du dispositif de chauffage. Dans un tel agencement, l'orifice d'étranglement 41 peut être supprimé, étant donné que ledit second disque obturateur autorise immédiatement à nouveau le passage du fluide lorsque la température de ce dernier s'abaisse. Dans ces conditions, on peut réaliser une économie substantielle d'énergie de chauffage d'origine élec- trique, qui est seulement nécessaire lors du démarrage à froid du moteur, lorsque le fluide de refroidissement de ce dernier n'a pas encore atteint sa température de fonctionne- ment. La figure 4 illustre une forme de réalisation de l'alimentation en carburant, dans laquelle l'énergie de chauffage nécessaire, notamment celle d'origine électrique, peut être réduite davantage. Lorsque la pompe d'injection 5 est réalisée de manière classique selon le principe de Bosch, le réglage de cette pompe d'injection est assuré par une rotation du piston dans la partie 4 haute pression. En fonc- tionne;nent sous charge partielle, une quantité excé- dentaire considérable de carburant doit être évacuée. D'autres formes classiques de réalisation de la pompe d'injection reçoi- 1o vent également, en fonctionnement sous charge partielle, une quantité excédentaire de carburant devant être évacuée. Dans la forme de réalisation selon la figure 4, le carburant excédentaire n'est pas ramené au réservoir par le conduit de retour 11, comme dans la forme de réalisation simple de la figure 2, mais au moyen d'un conduit de retour 111, ce carburant est ramené vers un raccord 130 en T du con- duit d'aspiration 7 de la pompe d'alimentation 8. De ce fait, le carburant excédentaire déjà échauffé, provenant de la partie 4 haute pression de la pompe d'injection, est réin- troduit à l'état échauffé par la pompe d'alimentation 8 dans le dispositif 1, ce qui évite des pertes de chaleur. Pour maintenir une accumulation de pression nécessaire au bon fonctionnement, dans la partie 4 haute pression, le conduit de retour 111 loge une soupape de sur- pression 131, montée élastiquement et s'ouvrant dans le sens de la flèche. Le ressort de cette soupape de surpression est réglé en fonction de la pression accumulée nécessaire au fonctionnement et il garantit par exemple une ouverture de ladite soupape lorsque la pression accumulée est supérieure à 0,5 bar. Avantageusement, et d'une manière non illustrée, la soupape de surpression 131constitue un seul bloc avec le raccord 130 en T. De la sorte, on peut réduire les coûts de fabrication et la durée du montage. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'échauffement préalable de carburant, pour moteurs Diesel équipés d'une pompe d'injec-- tion, ledit dispositif, qui comporte une source de chaleur, étant caractérisé par le fait que ladite source de chaleur consiste en un dispositif électrique de chauffage qui, rac- cordé à un dispositif (21) de régulation de la température, est situé, sur le trajet parcouru par le fluide, immédiatement en amont de la partie haute pression (4) de la pompe d'injection (5). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif d'échauffement com-- porte une barre chauffante (16) logée à l'intérieur d'un tronçon du conduit d'alimentation en carburant. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la barre chauffante (16) se trou- ve à l'intérieur d'un organe, de préférence hélicoïdal, as- surant le guidage du carburant. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'organe de guidage consiste en un ressort hélicoïdal de pression (18) ou en un élément hélicoïdal analogue qui, entourant la barre chauffante (16), est appliqué par exemple contre la face interne (19) du con- duit d'alimentation entourant ladite barre. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le disposi- tif (21) de régulation de la température est équipé d'un ther- mostat (22) monté à proximité de la barre chauffante (16) ou de l'espace parcouru par le carburant, de préférence à proximité de l'orifice d'entrée du carburant dans la pompe d'injection (5). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il comporte une enveloppe isolante. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que, dans l'en- veloppe (12) du dispositif chauffant, est ménagé un conduit chauffant (30) raccordé au circuit (35) de circulation du fluide, la tompé- rature étant régulée de manière thermostatique. 8. Dispositif selon la revendication 7, carac- térisé par le fait qu'un premier disque obturateur (39) constituant un premier thermostat et s'ouvrant lorsque règne une température supérieure à la température de déclen- chement du dispositif électrique de chauffage (16), est dis- posé dans le tube souple d'admission (32) du dispositif chauffant, dans la zone de bifurcation par rapport au conduit (35) du circuit de circulation du fluide. 9. Dispositif selon la revendication 8, carac- térisé par le fait qu'un second disque obturateur (40), cons- tituant un second thermostat, ferme le passage (13) du fluide traversant le dispositif chauffant, lorsque règne une tempé- rature dépassant la température d'ouverture du premier disque obturateur (39) et constituant le premier thermostat. 10. Dispositif selon la revendication 9, carac- térisé par le fait que le second disque obturateur (40) est logé dans l'orifice d'évacuation du fluide du dispositif de chauffage. 11. Dispositif selon la revendication 9, carac- térisé par le fait que les deux disques obturateurs (39, 40), constituant les thermostats, forment un seul bloc, le second disque obturateur (40) étant percé d'un orifice d'étrangle- ment (41) restant ouvert lorsque ledit disque (40) est en position fermée. 12. Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 11, caractérisé par le fait que le conduit de retour (111) de la partie haute pression (4) de la pompe d'injection (5) comporte une soupape de surpression (131) montée élastiquement et s'ouvrant pour permettre le retour du carburant, et par le fait que ce conduit de retour (111) débouche à son extrémité, par l'intermédiaire d'un raccord en T (130) dans le conduit d'aspiration (7) de la pompe d'alimentation (8). 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé par le fait que la soupape (131) est incorporée dans le raccord en T (130), avec lequel elle forme un seul bloc.