Brevet FR2508975A1 — publié le 19830107

Dispositif d'alimentation encarburantour moteur à combustion interne à pertes par évaporation réduite La présente invention a pour objet un dispositif d'alimentation en carburant pour moteur à combustion interne et elle trouve une application particulièrement importante dans le domaine des moteurs utilisant un carburant dont la tension de vapeur est élevée dans la plage de températures où est susceptible de fonctionner le moteur. A titre d'exemple, on peut citer les moteurs prévus pour fonctionner avec du carburant à base d'alcools aliphatiques, éventuellement en mélange avec des carburants pétroliers classiques. On sait que les alcools aliphatiques, et en particulier le méthanol, ont une tension de vapeur qui est du même ordre que celle de l'essence à basse température, mais est très supérieure aux températures que l'on rencontre couramment en été dans les régions tempérées et surtout dans les régions tropicales. Drivers motifs ont déjà conduit à rechercher des solutions aux pertes de carburant par évaporation dans l'atmosphère. Initialement, la raison principale était la protection de l'environnement. L'augmentation du prix des carburants pétroliers fait que l'économie réalisée par réduction des pertes justifie le coût supplémentaire de l'équipement requis. La plupart des dispositifs qui ont été proposés ou utilisés à ce jour sont surtout destinés à éviter la perte du contenu de la cuve d'un carburateur lors de l'arrêt du moteur, perte due à l'évaporation à l'atmosphère par l'évent de la cuve ou par passage du carburant dans le conduit d'admission. On a notamment prévu d'obturer l'évent de la cuve à l'aide d'une vanne à commande électromagnétique dès l'arrêt du moteur. On a également proposé diverses solutions visant à éviter l'évaporation sélective du composant le plus volatil lorsque le carburant est un mélange (brevet US 4 216 744). Toutes ces solutions ne fournissent qu'un gain limité et n'influent en particulier pas sur les pertes à partir du réservoir, qui est fréquemment porté à température élevée par la chaleur provenant du sol et dont le bouchon de remplissage et de fermeture est percé d'un trou d'entrée d'air. La présente invention vise à fournir un dispositif d'alimentation en carburant présentant des pertes par évaporation réduite, ce qui se traduit par une meilleure protection de l'environnement, une économie de carburant particulièrement appréciable dans les pays où le carburant importé est coûteux tandis que le carburant local est volatil, et une aPelioration de la securité par diminution des risques d'incendie et d'explosion. Dans ce but, l'invention propose notamment un dispositif d'alimentation comprenant un réservoir muni d'un bouchon de fermeture étancheet dont la partie basse est reliée à des moyens de dosage du carburant fourni au moteur, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de pompage dont le refoulement débouche à la partie haute du réservoir et dont l'aspiration est reliée à un pot de mélange d'air-atmosphérique et d'air provenant du carter du moteur, lesdits moyens de pompage étant prévus pour créer dans le réservoir une surpression déterminée par rapport à la pression atmosphérique. Le bouchon étant étanche, les pertes vers l'atmosphère sont éliminées. Une soupape tarée sera prévue sur le réservoir ou, mieux, sur le bouchon, pour limiter la surpression à une valeur de sécurité au moins égale à la surpression déterminée. Si le réservoir alimente un carburateur, il peut y avoir intérêt à placer une vanne supplémentaire sur l'amenée de carburant vers le carburateur, afin d'éviter un écoulement intempestif dans la cuve du carburateur. lors de l'arrêt du moteur chaud. Le pot de mélange, avantageusement muni d'un labyrinthe, peut être relié à un point du conduit d'admission situé en aval du filtre à air et au reniflard du moteur. On réduit ainsi la perte par le reniflard du lubrifiant qui, dans un système classique, est répandu sur le sol ou passe en bouffées au moteur par une conduite prévue à cet effet. Une partie de l'huile soufflée vers l'aspiration du moteur par le reniflard sera récupérée et mélangée par la pompe à air au carburant, puis brûlée en même temps que celui-ci. Il faut évidemment choisir un lubrifiant compatible avec le carburant. Dans la pratique, on sera amené à adopter un lubrifiant de synthèse miscible dans l'alcool, lorsque le carburant est constitué en totalité ou en partie d'alcool. L'apport au carburant d'huile miscible avec lui, dans une proportion de l'ordre du pour mIlle, présente un intérêt tout particulier dans le cas des moteurs à injection haute pression d'essence ou d'alcool, car il compense l'absence de qualités lubrifiantes de ces carburants, comparé au gazole. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère à la figure unique qui l'accompagne et montre schématiquement les constituants principaux d'un dispositif d'alimentation conforme à l'invention, en élévation et en coupe partielle. Le moteur 10 montré sur la figure unique est muni d'un filtre à air 11 qui alimente, par l'intermédiaire d'un conduit d'admission, les chambres de combustion du moteur. Le carburant admis au moteur est dosé par un système non représenté classique, que l'on supposera comporter une pompe à injection haute pression et des injecteurs (non représentés), bien que l'invention soit également applicable au cas d'un moteur à carburateur ou à injection basse pression. Le carburant parvient aux moyens de dosage par une canalisation 13 à partir d'un réservoir 12, qui sera avantageusement isolé thermiquement lorsque le carburant est volatil et/ou lorsque le moteur est destiné à fonctionner dans une ambiance à haute température.Le réservoir est muni d'un bouchon 14 de fermeture d'une pipe 15 de remplissage, débouchant à la partie haute du réservoir, Le dispositif suivant l'invention comprend un pot 16 dont la partie haute est reliée par une tuyauterie 17 à un point du filtre à air 11 situé en aval de l'élément filtrant. La partie basse du pot 16 est reliée de son côté au reniflard 18 par lequel s'échappe, par bouffées, des gaz contenant de l'huile provenant du carter du moteur. Le reniflard débouche dans le pot 16 par un embout en saillie de 1 à 2 cm au-dessus du fond, surmonté d'une plaque transversale 19 perforée de trous de passage d'air filtré. Le pot pourra avoir approximativement une forme de cylindre à axe vertical d'une contenance de l'ordre de 100 cl3. 100 cm Une conduite 20 relie la partie basse du pot à l'admission d'une pompe à air 21 qui reçoit donc un mélange d'air filtré (évitant l'encrassement de la pompe) et de gaz gras, contenant l'huile véhiculée par les gaz du reniflard. La pompe 21 peut être une pompe à membrane dont la pression de refoulement est limitée, par sa structure même, à une valeur qui sera généralement comprise entre 100 et 250 mbars. Le refoulement de la pompe est relié par une conduite 22 à la partie haute du réservoir 12. Ce réservoir, dont le bouchon 14 assure une fermeture étanche, est muni d'une soupape 23 qui peut être incorporé au fond et qui est tarée pour s'ouvrir vers l'extérieur lorsque la surpression interne du réservoir dépasse une valeur déterminée, au moins égale à la surpression fournie par la pompe et qui sera par exemple de 500 mbars.Cette soupape 23 peut de plus être prévue pour s'ouvrir vers l'intérieur si le réservoir tend à se mettre en dépression. Le fonctionnement du dispositif qui vient d'être décrit ressort immédiatement de la description qui précède la pompe à membrane 21 aspire un mélange d'air filtré par le filtre à air normal du moteur et de gaz chargé en huile. L'air gras qui en résulte est envoyé par la pompe au réservoir et le met sous une pression déterminée. Une fois cette pression atteinte, la pompe 21 cesse de refouler de l'air. L'huile qui s'échappe par bouffées avec les gaz de reniflard peut alors se rassembler dans le fond du pot, au-dessus du niveau auquel débouche le reniflard dans le pot. Cette huile est envoyée avec de l'air au réservoir lorsque la pompe se remet en marche par suite d'une baisse de la pression dans le réservoir. On voit que de l'huile en faible quantité, de l'ordre de 1 à 3 pour mille en général,va se trouver dissoute dans le carburant. Cette huile n'a aucun effet défavorable, mais au contraire joue le rôle de superlubrifiant. Une fraction brûle avec le carburant proprement dit. L'effet de l'huile est particulièrement favorable lorsque le carburant contient des alcools qui ont des effets desséchants sur les hauts de cylindre du moteur. L'effet de l'huile est encore plus intéressant dans le cas des moteurs à injection haute pression du carburant, par ses effets de lubrification de la pompe d'injection. L'huile de lubrification doit évidemment être choisie pour être compatible avec le carburant utilisé. Lorsque ce carburant est un hydrocarbure, les huiles classiques sly dissolvent sans difficulté. Lorsque le carburant est à base d'alcool, il conviendra de choisir un lubrifiant synthétique, tel que ceux fabriqués par la société KUHLMANN, qui ont une bonne miscibilité dans l'alcool. On voit que le dispositif suivant l'invention réduit de façon très notable les pertes de carburant par évaporation, le réservoir étant fermé de façon étanche. Cette étanchéité, qui interdirait le transfert de carburant aux moyens de dosage dans le cas d'un réservoir classique du fait de la mise en dépression qui en résulterait lors de la consommation de carburant, n'a ici aucun inconvénient, du fait fait du maintien d'une pression d'air. Les moyens destinés à limiter la surpression dans le réservoir et la constitution du réservoir lui-même seront déterminés en tenant compte de la tension de vapeur du carburant et de ses composants pour les températures de fonctionnement prévues. Dans la pratique, les niveaux de pression à respecter restent toujours relativement faibles. Dans le cas des carburants pétroliers, les tensions de vapeur restent toujours inférieures à 400 mbars pour les températures tropicales maximales. Pour le méthanol, qui sera généralement l'alcool le plus abondant dans les carburants à base d'alcools aliphatiques, la tension de vapeur ne dépasse pas 500 mbars à 4 50C > c'est-à-dire à une température supérieure à celles que l'on rencontre dans les régions tropicales sous abri. L'utilisation d'une soupape tarée à 500 mbars permet de réduire à une valeur négligeable les pertes par évaporation me-me dans ce cas. Le réservoir pourra à son tour être prévu pour répondre aux conditions d'essai de récipient sous pression correspondantes. Dans le cas d'un système d'alimentation par carburateur, le pointeau qui arrête normalement l'arrivée du carburant lorsque la cuve est pleine, n'est plus suffisant pour garantir contre le risque d'une arrivée accidentelle de carburant, par exemple due à la présence d'un corps étranger sur le siège du pointeau. Une électrovalve de sécurité sera donc ajoutée, avec la fonction d'assurer la coupure de toute arrivée de carburant (ici sous pression) dès que le contact d'allumage est coupé. Revendications 1. Dispositif d'alimentation en carburant pour moteur à combustion interne, comprenant un réservoir (12) muni d'un bouchon de fermeture étanche (14) et dont la partie basse est reliée à des moyens de dosage du carburant fourni au moteur, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de pompage (21) dont le refoulement débouche à la partie haute du réservoir (12) et dont l'aspiration est reliée à un pot (16) de mélange d'air atmosphérique et d'air provenant du carter du moteur, lesdits moyens de pompage (21) étant prévus pour créer dans le réservoir une surpression déterminée par rapport à l'atmosphère. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le lubrifiant du moteur est choisi pour être miscible avec le carburant. 3. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le réservoir est muni d'une soupape tarée limitant la surpression à une valeur de sécurité au moins égale à la surpression déterminée. 4. Dispositif suivant la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la pompe est prévue pour fournir une surpression comprise entre 100 et 250 bars. 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le pot (16), avantageusement à labyrinthe, est alimenté à sa partie haute en air ayant traversé le filtre à air du moteur et, à sa partie basse, par le reniflard du moteur. 6. Dispositif suivant. la revendication 5, caractérisé en ce que le reniflard (18) débouche dans le pot par un embout faisant saillie à partir du fond d'une hauteur de 1 à 2 cm.