Brevet FR2513319A1 — publié le 19830325

La présente invention est relative à un système économiseur d'un type nouveau, destiné à réduire la consommation spécifique des moteurs à explosion, et notamment des moteurs assurant la traction des véhicules automobiles. On sait que la pénurie de produits pétroliers conduit à étudier une réduction de la consommation d'essence pour les moteurs à explosion. Par ailleurs, afin de réduire les exportations de produits pé- troliers, la plupart des pays industriels souhaitent utiliser des combustibles de remplacement, et notamment des combustibles renouvelables d'origine végétale, susceptiges d'être fabriques à partir des productions du territoire national.L'alcool (éthanol ou méthanol) constitue un tel combustible de remplacement qui a souvent dtá pro pots6. Toutefois, cette utilisation rencontre en pratique des difficultes qui tiennent compte notamment des remarques suivantes - l'alcool contient déåà dans sa molécule au moins un atome d' oxygène : son pouvoir calorifique spécifique est donc nettement inférieur à celui d'un hydrocarbure (parfois, simplement la moitie) - il est difficilement envisageable de faire fonctionner le moteur en l'alimentant uniquement avec de l'alcool, quels que soIent sa charge et son régime.En effet, les reprises, le démarrage à froid, et les phénomènes de vapor-lock deviennent alors difficiles à résoudre - par contre, l'alcool constitue un combustible naturellement anti-détonant qui permet d'augmenter le taux de compression d-'un moteur ( et donc son rendement) sans avoir à lui incorporer des additifs, notamment des additifs au plomb, dont on connatt les inconvénients pour la pollution et la tenue en endurance des soupapes d'échappement - l'essence et l'alcool étant deux liquides non miscibles, il n'est malheureusement pas possible de les mélanger pour constituer un combustible mixte : pour stabiliser le mélange, il est nécessaire d'y incorporer un troisième constituant, le benzol, ces trois constituants devant par ailleurs être mélangés en des quantités égales Il n'est donc pas possible de réaliser par simple mélange, un combustible formé uniquement d'alcool et d'essence, dans des proportions quelconques. La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients en réalisant un dispositif qui permet, à la fois d'utiliser comme com bustible de l'essence et de l'alcool dans des proportions largement variables, et d'autre part de réaliser une substantielle économie globale sur l'ensemble des deux combustibles. Un dispositif selon l'invention, destiné à équiper le collecteur d'admission d'un moteur à explosion à piston est caractérisé en ce qu'il comprend, d'une part des moyens de dosage à commande électrique susceptibles d'envoyer de l'essence dans le collecteur d'admission ; d'autre part des moyens de dosage à commande électrique susceptibles d'envoyer de l'alcool dans le collecteur d'admission ; et enfin un calculateur électronique dont l'entrée reçoit des signaux caractérisant les divers paramètres de fonctlonnement du moteur, tandis que sa sortie commande indépendamment l'un de l'autre les moyens de dosage précités, fournissant l'un de l'essence l'autre de l'alcool. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les moyens de dosage en question sont constitués, tant pour l'essence que pour l'alcool, par un système à cuve et niveau constant analogue à celui d'un carburateur, pour alimenter en combustible un gicleur dont l'obtura- tion ou 11 ouverture sont commandées par un pointeau mobile, à commande électrique. Suivant une autre caractéristique de l'invention, on prévoit dans la canalisation d'admission d'air, une troisième arrivée de combustible alimentée en essence pjt un circuit dit "circuit de ralenti" Suivant une autre carse;uristique de invention, le gicleur principal d'essence et le gicleur d'essff de ralenti sont incorporés à un carburateur de type connu, si bicn que pour le montage du dispositif selon l'invention, il suffit d'intercaler entre le carburateur et le collecteur d'admission, une courte entretoise tubulaire dans laquelle débouche latéralement la gicleur à pointeau commandé pour lta- limentation en alcool. Suivant une autre caractéristique de l'invention, on utilise le calculateur électronique pour commander, non seulement les pointeaux des deux gicleurs d'essence et d'alcool, mais encore le débrayage ou l'embrayage d'un générateur électrique de type connu (alternateur ou dynamo) qu'entraSne le le moteur à explosion. Suivant une autre caractéristique de l'invention, on se contente d'envoyer au calculateur électronique, des impulsions de fréquences produites par l'allumage des bougies du moteur, alors que pour les variations de charge, on se contents de maintenir la commande connue du papillon de carburateur, à partir de la pédale d'accélérateur. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention. - Pigure 1 est une vue d'ensemble d'un moteur à explosion àpistons équipé selon l'invention. - Figure 2 montre schématiquement et en coupe un détail de la figure 1. On a représenté sur les dessins un moteur à explosion 1 de type habituel, par exemple un moteur à quatre cylindres, dont l'alimentation en essence est assurée à partir d'un carburateur 2. Ce dernier est raccordé à une canalisation d'admission 3 qui se divise ensuite entre les pipes d'un collecteur d'admission 4. Selon l'invention, on intercale entre le carburateur 2 et la canalisation 3, une entretoise tubulaire 5 qui est utilisée pour assurer l'alimentation en alcool. Â l'intérieur du carburateur 2, l'air d'admission circule suivant la direction de la flèche 6 à travers une canalisation 7 dans laquelle l'essence débouche - d'une part par un gicleur principal 6 - d'autre part par un gicleur de ralenti 9. Par ailleurs, sur la paroi latérale intérieure de l'entretoise tubulaire 5 débouche un gicleur 10 pour l'alimentation en alcool. Sans l'exemple illustré sur la figure 2, le gicleur 8 est un gicleur principal classique de carburateur. Par contre, lsgioleurs9 et 10 sont tous les deux des gicleurs dont l'ouverture peut être réglée à l'aide d'un pointeau de type connu, celui du gicleur 9 étant commandé par une commande électro-magnétique 11, et celui du gicleur 10 par une commande électro-magnétique 12. Les deux commandes Il et 12 sont raccordées sur les sorties d'un dispositif calculateur électronique 13 dont les entrées sont reliées, d'une part à la masse 14, d'autre part à un générateur d'im- pulsions électriques 15 correspondant à la fréquence d'allumage des bougies du moteur 1. La commande électro-magnétique 12 du pointeau d'alcool est reliée par une canalisation d'alimentation 16 à un réservoir 17 contenant de l'alcool. La commande électrc-magnétique 11 du pointeau du gicleur 9 est alimentée en essence à partir d'une canalisation 18 sur laquelle est également branché en parallèle le gicleur 8. En amont, la canalisation 18 est reliée à une valve à dépression 19 dans laquelle une pom pe à essence 20 envoie l'essence prélevée à partir d'un réservoir 21. Une canalisation de retour 22 relie au réservoir 21, la sortie de la pompe 20, en amont de la valve à dépression 9. Le fonctionnement est le suivant On voit sur la figure 2 que l'essence et l'alcool ne sont jamais mélangés. L'essence est introduite dans la tubulure d'admission 3,7 par les gicleurs 8 et 9, tandis que l'alcool est introduit par le gicleur 3. Sans ces conditions, la non-missibilité essence/alcool ne pose aucun problème. On évite ainsi les difficultés de démarrage par temps froid et la corrosion des pièces du circuit d'essence. Cette disposition permet également la régulation aisée du rapport de débit essence/alcool qui peut être variable suivant le régime, le type de véhicule, la volonté de l'utilisateur, etc. Sans l'exemple illustré sur la figure 2, en fonction de la vitesse de rotation du moteur (entrée 15) le calculateur électronique 13 décide de l'ouverture ou de la fermeture de chacun des pointeaux 9, 10. Il: peut également décider de leur ouverture plus ou moins partielle. Sans tous les cas, le gicleur d'alcool 10 est fermé lorsque la commande du carburateur 2eSt en "starter", c'est-à-dire au moment du départ à froid. En variante, on peut prévoir également pour le gicleur principal 8, un pointeau de réglage commandé par une commande électronique, à partir du calculateur 13. Suivant une autre variante de l'invention, on profite de la présence du calculateur électronique 13 pour embrayer ou débrayer un mécanisme de type connu (non représenté) assurant ltentratnement d'une génératrice électrique 23 dont le moteur 1 est équipé. Cette génératrice peutetres à la manière connue, une dynamo ou un alternateur. En particulier, le calculateur électronique 13 débraye la commande de la génératrice électrique 23 - d'une part lorsque la batterie du véhicule est suffisamment chargée - d'autre part lorsque le moteur 1 tourne à pleine charge. Par contre, le calculateur électronique 13 embraye la génératrice 23 de façon préférentielle lorsque le véhicule roule en frein moteur, c'està-dire en descente ou en décélération, par son inertie entrasse la rotation du moteur 1. Grâce aux dispositions qui viennent d'être décrites, on comprend qu'on puisse réaliser une importante économie de combustible. Ceci est d'autant plus vrai que le dispositif selon l'invention permet d'augmenter le taux de compression du moteur 1. En effet, on sait que pour une essence donnée, la limite supérieure du taux de compression acceptable est fixée par l'apparition du phénomène de cliquetis (combustion détonante).L'alcool possédant des propriétés anti-détonantes connues, l'injection d'alcool par le gicleur 10 lorsque le moteur est à pleine charge (c'est-à-dire justement lorsqu'il est le plus sensible au cliquetis) permet de réduire les exigences du moteur en indice octane. Autrement dit, pour une même qualité d'essence, l'invention permet d'augmenter le taux de compression du moteur, ctest-à-dire raugmenter son rendement et, finalement, de réduire sa consommation spéci2ique. Ainsi, le taux de compression peut être supérieur à 9. Enfin, l'adjonction d'alcool au mélange combustible permet de fonctionner avec un mélange relativement pauvre (richesse proche de l'unité) sans augmenter pour autant la température moyenne de fonctionnement des pièces les plus critiques, et notamment des soupapes d'échappement. Bien entendu, le dispositif selon l'invention peut fonctionner indifféremment sur un moteur à admission libre, ou sur un moteur suralimenté, par exemple à l'aide d'un turbo-compresseur à gaz d'échappement. Par azure , on pourraif utiliser le meme dispositif pour inbecter , non plus de I'abool , mais tout autre combustible d'appoint, tel que du méthane ou de l'hydrogène. REVENDICATIONS 1. Dispositif économiseur destiné à équiper le collecteur d'admission dtun moteur à explosion à piston, caractéri sé en ce qu'll comprend, d'une part des moyens de dosage à commande électrique susceptibles d'envoyer de l'essence dans le collecteur d'admission 3 ; d'autre part des moyens de dosage à commande électrique susceptibles envoyer de l'alcool dans le collecteur d'admission 3 ; et enfin un calculateur électronique 13 dont l'entrée reçoit des signaux 15 caracté- risant les divers paramètres de fonctionnoment du moteur, tandis que sa sortie commande indépendamment l'un de l'autres les moyens de dosage précités 11 et 12, fournissant l'un de essence et l'autre de l'alcool. 2. Dispositif économiseur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de dosage en question sont constitués, tant pour l'essence que pour l'alcool, par un système à cuve et niveau constant analogue à celui d'un carburateur, pour alimenter en combustible un gicleur 9 ou 10 dont l'obturation ou l'ouverture sont commandes par un pointeau mobile à commande électrique 11 ou 12. 3. Dispositif économiseur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, I-ractérisd en ce qu'on prévoit dans la canalisation 7 d' çLvée d'air, - 4. Dispositif économiseur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le gicleur principal d'essence 8 et le gicleur d'essence de ralenti 9 sont incorporés à un carburateur 2 de type connu, si bien que pour le montage du dispositif selon l'invention, il suffit d'intercaler entre le carburateur 2 et le collecteur~d'admis- sion 3, une courte entretoise tubulaire 5 dans laquelle dé bouche latéralement le gicleur à pointeau commandé 10 pour l'alimentation en alcool. 5. Dispositif économiseur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on utilise le calculateur électronique 13 pour commander, non seulement les pointeaux des deux gicleurs d'essence 9 et d'alcool 10, mais encore le débrayage ou l'r:nbrayage d'un générateur élec trique 23 de type connu (alternateur ou dynamo) glu'en traîne le moteur à explosion 1. 6. Dispositif économiseur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on se contente d'envoyer au calculateur électronique 13, des impulsions de fréquences produites par l'allumage des bougies du moteur 1, alors que pour les variations de charge, on se contente de maintenir la commande connue du papillon de carburateur 2, à partir de la pédale d'accélérateur. 7. Dispositif économiseur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux gicleurs d'essence 8 et 9 et le gicleur d'alcool 10 sont chacun munis d'un pointeau de réglage dont la commande électrique est assurée à partir du calculateur électronique central 13. 8. Dispositif économiseur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il équipe un moteur à piston et à explosion dont le taux de compression est supérieur à 9. 9. Dispositif économiseur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il équipe un moteur à piston à explosion, muni d'un turbo-compresseur de suralimentation, actionné par les gaz d'échappement. 10. Dispositif économiseur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une valve à dépression 19 est placée sur le circuit de retour. 11. Dispositif économiseur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est utilisé pour injecter un combustible d'appoint tel que l'hydro- gène ou le méthane.