Brevet FR2499160A1 — publié le 19820806

L'invention est relative à un dispositif réchauffeur d'un détendeur assurant la vaporisation d'un gaz liquéfié. L'invention s'applique notamment mais non exclusivement aux moteurs à combustion interne utilisant comne combustible un gaz liquefié, dont la détente est géné- ralement réalisée avant le carburateur ou à l'intérieur du carburateur. Tel que cela est connu, la detente d'un gaz liquéfié est endothermique. Ce fluide absorbe en effet une quantité de chaleur qui correspond au moins à sa chaleur latente de vaporisation. Dans le cas d'un moteur à combustion interne, cette quantité est fournie par I'échauffement du moteur lui-meme, ou bien à partir de son liquide de refroidissement, ou bien à partir de l'air que chauffe le moteur, et est transférée au détendeur. Généralement, dans le cas d'un moteur dit à refroidissement par eau, le circuit d'eau est dérivé à l'intérieur du détendeur, et l'eau réchauffée par le moteur est susceptible de fournir au gaz liquéfié au moins la quantité de chaleur qui lui est nécessaire pour sa vaporisation. Dans le cas d'un moteur refroidi par air, le detendeur comporte généralement des ailettes, ou des surfaces d'échange avec l'extérieur qui absorbent une partie de la chaleur dégagée par le moteur. Cependant, dans ces deux cas, il faut remarquer que la quantité de chaleur absorbée par le gaz liquéfié lors de sa vaporisation est prélevée sur la chaleur dégagée par le moteur, et qu'il est donc nécessaire que le moteur soit chaud. Ainsi, lors du démarrage d'un moteur froid, principalement lorsque la température extérieure est basse, il se peut que le moteur lui-meme ne puisse pas fournir au gaz liquéfié une quantité de chaleur au moins égale à sa chaleur latente de vaporisation. De ce fait, il peut se produire un phénomène de givrage du détendeur et une impossibilité de faire démarrer le moteur, étant donné que le gaz liquéfié ne peut pas se vaporiser. Par exemple, dans le cas d'un moteur à refroidissement par eau, la circulation d'eau dans le circuit de refroidissement ne s'établit que lorsque l'eau au niveau du bloc moteur a atteint la température de 60 à 70 OC. Ainsi, dans le cas où le détendeur est réchauffé par de l'eau prélevée sur le circuit de refroidissement, tant que le moteur n'aura pas atteint sa température de fonctionnement normale, une quantité de chaleur prélevée par l'eau au niveau du bloc moteur ne pourra pas etre transférée au niveau du détendeur pour la vaporisation du gaz. Un des buts de la présente invention est de remédier à ces inconvénients, et de proposer un dispositif de réchâufçage d'un détendeur, qui permette la vaporisat,on du gaz liquéfié, et donc le llem2rrage du moteur quelle que soit la température exterzeure, et en particulier par des températures extérieures basses, et même trots basses Un autre but de la présente Invention est d proposer un dispositif réchauffeur qui puisse etre adapté aü:si bien sur les moteurs a refroidissement par air, que les moteurs à refroidissement par eau. D'autres buts et avantages de l'invention apDaraitrort au ccurs de la description qui va suivre, qui n'est cependant donnée qu'a titre indicatif, et qui n'a pas pour but de lSirsittr l'invention. Le dispositif réchauffeur d'un détendeur assurant la vaporisation d'un gaz liquéfié, notamment mais non exclusivement pour des moteurs à combustion interne utilisant un gaz liquéfié comme combustible destiné en particulier à éviter le givrage du détendeur, est caractéri- se par le fait qu'il comprend des moyens de chauffage auxiliaires com plementaires des moyens propres de rêchauffage du détendeur, associés à des moyens de régulation pilotant l'entrée en action des moyens de chauffage auxiliaires lorsque les moyens propres de réchauffage du détendeur sont insuffisants pour assurer la vaporisation du gaz liquéfie. L'invention sera mieux comprise si l'on se rePère à la description ci-dessous, ainsi qu'aux dessins en annexe qui en font partie integrante. La figure 1 schematise un moteur à combustion interne, à refroidissement par eau, utilisant comme combustible un gaz liquéfié, et equipé du dispositif selon l'invention. La figure 2 est relative à un moteur à refroidissement par air équipé du dispositif selon la présente invention. Dans la figure 1, on a schématise en 1 un moteur à combustion interne. Ce moteur est alimenté en combustible, constitué par un gaz liquéfie, provenant d'un réservoir 2, se vaporisant dans un detendeur 3 et se mélangeant à l'air, par exemple, dans un carburateur 4. Un circuit d'eau de refroidissement 5, ou plus généralement un circuit de liquide de refroidissement assure le refroidissement du moteur 1. Ce circuit est de tout type approprié, et comprend par exemple, un radiateur 6 et des canalisations 7 et 8 reliant le radiateur au moteur. Par ailleurs, le circuit de refroidissement comprend une vanne thermostatique 9, en aval du bloc moteur 1, qui n'autorise la circulation de liquide de refroidissement que lorsque sa température au niveau du bloc moteur a une valeur suffisante, généralement voisine de 60 à 70 OC. Le détendeur 3 est d'un type connu, et comprend une entrée 10 pour le gaz liquefie, et une sortie 11 pour le gaz liquéfié vaporisé. I1 présente par ailleurs une entrée 12 et une sortie 13 pour une dérivation 14 du circuit d'eau. Cette dérivation est destinée a apporter au niveau du détendeur au moins une quantité de chaleur suffi- sante pour assurer la vaporisation du gaz liquéfié dans de bonnes conditions, une fois que le moteur a atteint sa température normale de fonctionnement, c'est-à-dire lorsque la vanne thermo-statique 9 s'est ouverte. Selon l'invention, des moyens de chauffage auxiliaires 15 sont placés sur la dérivation 14, en amont du détendeur 3 compte tenu du sens de circulation du liquide de refroidissement dans la dérivation, directement a proximité de celui-ci. Ces moyens de chauffage auxiliaires 15 sont de préférence constitues par une resistance electrique, alimentée à partir de la batterie du véhicule, en contact thermique avec le liquide de refroidissement dans la dérivation 14, directement en amont du detendeur 3. Les moyens de chauffage auxiliaires 15 sont destines a apporter au détendeur au moins une quantite de chaleur suffisante pour la vaporisation du gaz liquefié, jusqu'à ce que le moteur ait atteint une température suffisante pour être susceptible de fournir lui-meme cette quantité de chaleur. Ainsi, quelle que soit la température exterieure, la vaporisation du gaz pourra se produire. De manière à favoriser le transfert de chaleur depuis les moyens de chauffage auxiliaires 15 jusqu'au détendeur 3, une dérivation de court-circuit 16 est branchee sur la dérivation 14. Cette dérivation de court-circuit 16 est branchée d'une part directement en aval du detendeur 3, et directement en amont des moyens de chauffage auxiliaires 15. Cette dérivation de court-circuit 16 permet une circulation locale du liquide de refroidissement dans la zone du détendeur et des moyens de chauffage auxiliaires et facilite donc le transfert de chaleur depuis ces moyens auxiliaires jusqu'au détendeur. La circulation dans la canalisation de dérivation de courtcircuit 16 peut être forcée par des moyens appropriés de circulation, tels qu'une pompe. Cette circulation peut être également assurée en disposant des moyens de chauffage auxiliaires 15 sous le niveau du détendeur 3, de manière à favoriser l'effet de thermo-siphon. I1 faut remarquer que dans ce cas les moyens de chauffage auxiliaires restent à proximité immédiate du détendeur. Par ailleurs, des moyens de régulation appropries pilotent le fonctionnement des moyens auxiliaires de chauffage 15 jusqu'à ce que le circuit de refroidissement réchauffé par le moteur soit susceptible de prendre le relais des moyens auxiliaires de chauffage. Par exemple, ces moyens de regulation consistent en une sonde disposée en un point approprié du circuit d'eau de refroidissement 5, par exemple au niveau de la dérivation 14, qui commande le fonctionnement des moyens auxiliaires de chauffage 15 lorsque la température est inférieure à un seuil prédéterniné, et interrompt ce fonctionnement lorsque la température du liquide de refroidissement dépasse ce seuil. A titre d'exemple, le seuil peut être compris entre 20 et 30 oC. Par ailleurs, les moyens de régulation pourraient comporter une sonde de température placée dans la dérivation 14, au niveau de la sortie 13 du détendeur. Cette sonde pourrait commander, par exemple, un voyant sur le tableau de bord du véhicule qui informerait le conducteur, au moment du démarrage qu'une quantité de chaleur suffisante est disponible au niveau du détendeur pour assurer la vaporisation-du gaz. Dans ce cas, le conducteur met le contact, ce qui provoque, si besoin est, le fonctionnement des moyens auxiliaires de chauffage 15. Le voyant correspondant à la sonde placée à la sortie 13 du détendeur, par exemple, en s'eteignant, indique au conducteur que la température de liquide de refroidissement au niveau des moyens de chauffage 15, du detendeur 3 et de la dérivation 16 a atteint une valeur suffisante pour permettre le démarrage du moteur sans risque de givrage du détendeur. La figure 2 schématise le dispositif de réchauffage selon la présente invention dans le cas d'un moteur à refroidissement par air. Dans cette figure, les mêmes références ont été utilisées pour designer les mêmes éléments. Le dispositif de réchauffage, dans ce cas, fonctionne jusqu'à ce que le moteur dégage suffisamment de chaleur pour assurer au niveau du détendeur la vaporisation du gaz liquéfié. Le dispositif selon l'invention comprend un circuit de fluide caloporteur 17, comprenant, par exemple, une canalisation 18 bouclée sur le détendeur. Les moyens de chauffage auxiliaires 15 sont disoss sur cette canalisation 18, en amont du détendeur, à proximité immediate de celui-ci. La circulation du fluide caloporteur dans le circuit 17 est assurée par des moyens de circulation tels qu'une pompe, ou en disposant les moyens de chauffage 15 sous le niveau du détendeur, de manière à favoriser l'effet de thermo-siphon. Il faut cependant remarquer dans ce cas, qu'étant donnée la nature du circuit 17, et en particulier ses faibles dimensions, la circulation du fluide caloporteur est facultative. Dans le cas d'un moteur à refroidissement par air, les moyens de régulation sont sensiblement du même type que ceux pour un moteur à refroidissement par eau, sauf que les sondes de température sont places au niveau du circuit 17. D'autres modes de mise en oeuvre de la présente invention sont naturellement possibles. En particulier, les moyens auxiliaires de chauffage pourraient être disposés directement à l'intérieur du détendeur. Ils seraient dans ce cas adaptés à la conception du détendeur lui-même, et l'Homme de l'Art déterminera facilement leur nature la plus appropriée. Dans le cas d'un moteur à refroidissement par eau, la deriva- tion du court-circuit 16 n'est plus nécessaire si les moyens de chauffage auxiliaires 15 sont à l'intérieur du détendeur. En effet, le transfert de température vers le gaz liquéfié s'effectue directement a l'intérieur du détendeur. I1 en est de même dans le cas d'un moteur à refroidissement par air, avec le circuit 17. Dans ce cas, ou bien'les moyens auxiliaires de chauffage sont associés a une petite reserve de fluide caloporteur à l'intérieur du détendeur, qui réchauffe l'intérieur du détendeur par conduction, ou bien les moyens auxiliaires de chauffage réchauffent eux-memes directement l'intérieur du détendeur. D'une manière genérale, l'invention prefère placer les moyens auxiliaires de chauffage 15 en contact mécanique direct avec le détendeur, de manière a ce qu'ils communiquent à celui-ci au moins une partie de la chaleur qu'ils rayonnent. Ainsi, la présente invention permet d'améliorer la fiabilite des moteurs a combustion interne utilisant comme combustible un gaz liquéfié, principalement lors de leur démarrage en assurant la vaporisation du gaz au niveau du détendeur même lorsque les températures exté- rieures sont basses ou très basses. Haturellement, d'autres applications pourraient être trouvées, et en particulier le dispositif de réchauffage selon la présente inven tion peut être appliqué d'une manière générale pour toutes les instal- lations utilisant un gaz liquéfie se vaporisant au niveau d'un deten- deur. La description de la présente i-vntion nu vient d'être faite, n'est donnée qu'à titre indicatif, et l'on pourrait adopter d'autres mises en oeuvre de la présente invention sans pour autant sortir du cadre de celle-ci. REVENDICATIONS 1. Dispositif réchauffeur d'un détendeur assurant la vaporisation d'un gaz liquéfié, notamment mais non exclusivement pour des moteurs a combustion interne utilisant un gaz liquéfié comme combustible, destiné en particulier à éviter le givrage du détendeur, caractérisé par lofait qu'il comprend des moyens de chauffage auxiliaires, complémentaires des moyens propres de réchauffage du détendeur, associés à des moyens de régulation pilotant l'entrée en action des moyens de chauffage auxiliaires lorsque les moyens propres de réchauffage du détendeur sont insuffisants pour assurer la vaporisation du gaz liquéfié. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérise par le fait qu'une canalisation de court-circuit véhiculant un fluide caloporteur est bouclé sur le détendeur, et que les moyens auxiliaires de chauffage sont disposés en amont du détendeur, directement à proximité de celui-ci, compte tenu du sens de circulation du fluide dans la canalisation de court-circuit. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la canalisation de court-circuit et le détendeur constituent un circuit ferme. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la canalisation de court-circuit est reliée de part et d'autre du détendeur a une dérivation du circuit de refroidissement par eau du moteur, qui constitue les moyens propres de réchauffage du détendeur, qu'elle ramene au moins une partie du liquide de refroidissement sortant du détendeur vers son entrée, via les moyens auxiliaires de chauffage, situés en amont du détendeur, à proximité immédiate de celui-ci. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé par le fait que les moyens auxiliaires de chauffage sont situés sous le niveau du detendeur, de manière à favoriser l'effet de thermo-siphon. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé par le fait que des moyens de circulation assurent la circulation du fluide caloporteur au niveau de la canalisation de courtcircuit. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications pré cédentes. caractérisé par le fait que les moyens de régulation comprennent une sonde placée dans la canalisation de court-circuit ou dans le circuit de refroidissement, qui commande le fonctionnement des moyens auxiliaires de chauffage tant qu'elle ne détecte pas une température de fluide supérieure à un seuil déterminé. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revenBications précédentes, caractérisé par le fait que les moyens auxiliaires de chauffage sont en contact mecanique avec le détendeur. 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens auxiliaires de chauffage sont disposés à l'intérieur du détendeur. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications pre cédentes, caractérise par le fait que.les moyens auxiliaires de chauffage sont une résistance électrique alimentée à partir de la batterie du vehicule.