Brevet FR2514422A1 — publié le 19830415

251442-2 1 - DETENDEUR-VAPORISATEUR A INJECTION ELECTRONIQUE POUR MOTEUR A GAZ DE PETROLE LIQUEFIE La présente invention concerne un détendeur- vaporisateur pour moteurs de véhicules automobiles fonction- nant au gaz de pétrole liquéfié. Dans les véhicules ainsi équipés, le combustible est du gaz comprimé stocké sous forme liquide dans un réservoir approprié et qu'il est nécessaire de vaporiser avant de l'in- jecter dans un carburateur mélangeur. Cette vaporisation s'effectue dans un détendeur- régulateur, réchauffé par de l'eau prélevée sur le circuit de refroidissement du moteur. Le gaz ainsi obtenu est décomprimé par paliers successifs jusqu'à une pression voisine de la pression atmos- phérique, puis envoyé au mélangeur qui doit recevoir l'exacte quantité correspondant au régime de fonctionnement du moteur. Afin de bénéficier au maximum des avantages que présente le gaz de pétrole liquéfié par rapport à l'essence, sans altérer les performances du moteur, il est très important que le mélange gaz + air soit optimal à chaque instant. Ceci nécessite la prise en compte de nombreux paramètres caractéristiques du fonctionnement du moteur et, aussi, de son environnement (température de l'air, pression atmosphérique, etc). Les dispositifs détendeurs actuellement dispo- nibles sur le marché n'apportent pas de solution permettant d'atteindre l'optimum recherché En effet, les détendeurs- vaporisateurs proposés par la majorité des fabricants sont constitués par des chambres de détente successives à 2 ou 3 étages, munies de membranes souples commandant les clapets de -2- communication entre les étages haute, moyenne et basse pres- sion. Le détendeur basse pression alimente le moteur et reçoit un signal traduisant la dépression régnant dans la pipe d'admission, grâce à une prise pratiquée sur le mélan- geur Ceci permet de moduler le débit de gaz injecté en fonc- tion de l'ouverture du papillon et donc du volume d'air admis dans le moteur. Ce type de régulation simplifiée ne permet pas un titrage air/gaz précis et présente l'inconvénient d'un temps de réponse trop important des chambres à membranes en régime transitoire (accélération, décélération). Le but de la présente invention est en premier lieu de réaliser une régulation beaucoup plus précise du ti- trage à tous les régimes et en particulier en régime transi- toire. A cet effet, l'invention a pour objet un déten- deur-vaporisateur à injection électronique pour moteur à gaz de pétrole liquéfié, du type comprenant un dispositif de dé- tente réchauffé par de l'eau prélevée sur le circuit de re- froidissement du moteur et destiné à envoyer dans la tubulure d'admission du moteur du gaz sous un débit régulé électroni- quement à partir de la pression régnant dans ladite tubulure d'admission, ce détendeur-vaporisateur étant caractérisé en ce qu'il comprend: une chambre de détente à basse pression, de faible volume, reliée, d'une part, par l'intermédiaire d'une soupape à une pré-chambre elle-même reliée, par l'intermédiaire d'une soupape à ressort taré de limitation de pression, à un réservoir de gaz de pétrole liquéfié et, d'autre part, par l'intermédiaire d'une canalisation,àla tubulure d'admission, à proximité du papillon d'accélérateur, un électro-aimant de commande de la soupape amenant le combustible dans ladite chambre et connecté à un circuit électronique délivrant à 1 ' électro-aimant un courant électrique de commande proportionnel au signal transmis par un transducteur de pression disposé dans ladite tu- bulure d'admission au droit du débouché de ladite canali- sation d'injection du gaz. -3- Dans un tel dispositif, le capteur de pression transmet les variations de dépression en fonction de la po- sition du papillon et, proportionnellement, commande l'injec- tion de gaz dans la pipe d'admission Du fait de la faible inertie d'une telle structure de détendeur consécutif notam- ment au faible volume de la chambre de détente en comparaison des détendeurs classiques à membranes, il est possible de ten- dre à un titrage du mélange air + gaz plus proche du titrage optimal et, ce, aux différents régimes de fonctionnement du moteur On réalise ainsi une économie substantielle de carbu- rant. Par ailleurs, afin d'améliorer encore le titrage du mélange air + gaz, le détendeur-vaporisateur selon l'inven- tion comporte avantageusement une électro-vanne interposée dans le circuit de réchauffage de carburant à partir-d'eau prélevée dans le circuit de refroidissement du moteur, ladite électro-vanne étant commandée par un circuit électronique délivrant un signal proportionnel à l'écart entre la tempéra- ture du gaz injecté et celle de l'air dans la tubulure d'ad- mission et élaboré à partir respectivement de deux sondes de températures disposées au voisinage de la buse d'injection de gaz. Un tel circuit de contrôle permet de rapprocher la température du gaz injecté de celle de l'air comburant et donc d'obtenir un meilleur titrage du mélange à tous régimes. Enfin, suivant une autre caractéristique essen- tielle de l'invention, le détendeur-vaporisateur peut être muni d'un dispositif de régulation du régime ralenti du moteur constitué d'uné vis pointeau interposée dans un passage en dé- rivation reliant la pré-chambre à la canalisation d'injection du gaz, dans ladite dérivation étant également interposée une soupape commandée par un électro-aimant relié à un circuit déli- vrant un courant électrique en fonction d'impulsions électriques provenant du rupteur du système d'allumage. D'autres caractéristiques et avantages ressorti- ront de la description qui va suivre d'un mode de réalisation du dispositif selon l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement et en regard du dessin annexé sur lequel la figure unique représente le schéma de structure et de mon- tage d'un détendeur-vaporisateur conforme à l'invention. -4- Dans le mode de réalisation représenté le déten- deur-vaporisateur est constitué d'un bottier d'aluminium 1 relié par des conducteurs électriques à un bottier électroni- que étanche 2 lui-même connecté à un certain nombre de cap- teurs-transducteurs disposés en certains endroits des cir- cuits de carburation et d'allumage d'un moteur de véhicule automobile fonctionnant au gaz de pétrole liquéfié. Le réservoir de gaz liquéfié (non représenté) est relié par une canalisation 3 à une pré-chambre 4 dont l'entrée est régulée par une soupape 5 de limitation de la pression, dans la pré-chambre 4, du gaz liquide provenant du réservoir Cette limitation s'opère grâce à un ressort taré 6 et tient compte de la pression atmosphérique. La pré-chambre 4 communique avec une chambre de détente 7 de volume relativement faible, par l'intermédiaire d'un passage 8 dans lequel est interposée une soupape 9 com- mandée par un levier 10 lui-même commandé par un électro- aimant 11. Le solénoide de l'électro-aimant Il est relié à un circuit électronique 12 délivrant un courant électrique élaboré à partir de la valeur de la dépression régnant dans la pipe d'admission. A cet effet, il est prévu un transducteur cap- te Ur de pression 13 disposé dans la tubulure d'admission im- médiatement en aval du papillon d'accélérateur 14. Le gaz de la-chambre 7 est envoyé par une cana- lisation 15 dans une buse d'injection 16 disposée également immédiatement en aval du papillon 14. Avantageusement le capteur de pression 13 et la buse d'injection 16 sont montés en regard l'un de l'autre dans une bride spéciale 17 rapportée sur la bride aval du carburateur 18. Suivant une autre caractéristique du détendeur- vaporisateur selon l'invention, il est prévu un circuit de régulation de la température du gaz injecté en fonction de la température de l'air dans la pipe d'admission. A cet effet, le bottier 1 comporte un circuit de réchauffage connu en luimême et comportant une chambre annulaire 19 entourant la pré-chambre 4 et alimentée en eau chaude à partir du circuit de refroidissement du moteur On a représenté en tiretés en 20 le circuit d'arrivée d'eau chaude dans la chambre 19 et en 21 un raccord de connection du circuit audit circuit de refroidissement. Dans le circuit 20, à l'entrée dans la chambre 19, est interposée une soupape 22 de contrôle commandée par un électro-aimant 23 Le solénoïde de l'électro-aimant 23 reçoit un courant électrique élaboré par un circuit 24 à partir des températures détectées par deux sondes 25 et 26 montées, l'une ( 25), sur le raccord de la buse 16 d'injec tion du gaz et, l'autre ( 26), de l'autre côté de la bride 17, au droit du capteur de pression 13. Enfin, suivant une autre caractéristique essen- tielle du détendeur-vaporisatéur, il est prévu un circuit de régulation du régime de ralenti comprenant un électro-aimant 27 agissant sur une soupape (non représentée) interposée dans un passage en dérivation 28 reliant directement la pré-chambre 4 à la canalisation 15 par l'intermédiaire de la chambre 7. Dans ce passage 28 est également interposée une vis pointeau 29 coopérant avec un siège conique 30 ménagé dans ledit pas- sage 28. Le solénoïde de l'électro-aimant 27 reçoit un courant électrique de commande en provenance du circuit 31 et élaboré à partir d'impulsions électriques provenant du rupteur 32 du système d'allumage du moteur. Le fonctionnement du détendeur-vaporisateur décrit ci-dessus est le suivant. Le gaz est admis en phase liquide dans la pré- chambre 4 sous le contrôle du limiteur de pression constitué par la soupape 5 et se vaporise au moins partiellement Ainsi la pression du gaz dans la pré-chambre 4 est limitée à une valeur déterminée par la force du ressort 6 et égale- ment la pression atmosphérique puisque le logement du ressort 6 est à l'atmosphère. A titre d'exemple, la pression de gaz en amont de la soupape 9 est ramenée entre 0,5 et 1 bar On peut pré- voir un dispositif auxiliaire de réglage de la force du res- sort 6. Le gaz est ensuite admis dans la chambre de détente 7 sous la commande de la soupape 9 de façon à avoir dans la chambre une pression faible contrôlée en permanence -6- par le circuit 12 Celui-ci, à partir des variations de dé- pression détectées par le capteur 13, en fonction de la posi- tion du papillon 14, délivre à l'électro-aimant 11 un courant d'excitation réglant la position du levier 10 de façon que l'admission du gaz dans la chambre 7 s'opère en sorte que la pression d'injection du gaz dans la tubulure d'admission se fasse à tous régimes avec un rapport air-gaz précis et beau- coup plus proche de la valeur optimale que ne le permettent les détendeurs-vaporisateurs actuels et avec un temps deré- ponse en régime transitoire nettement plus court. Les deux autres circuits de régulation (réchauf- fage du gaz et ralenti) concourent à améliorer encore le ti- trage du mélange air-gaz à chaque instant et à assurer ainsi une excellente carburation. Le réchauffage du gaz à partir d'eau chaude pré- levée sur le circuit de refroidissement du moteur est utilisé couramment Les calories ainsi apportées facilitent la vapo- risation et préchauffent le gaz pour éviter le phénomène de congélation lié à l'expansion du gaz dans le détendeur. Dans les dispositifs connus, la circulation de l'eau est commandée par un simple thermostat L'absence d'une régulation de la température du gaz, par rapport à la tempé- ture de l'air entrant dans le mélangeur est défavorable aux performances globales de l'installation. C'est précisément le but de l'invention que de réguler grace à l'électro-aimant 23 et au circuit électroni- que 24 de commande la température du gaz injecté par rapport à celle de l'air. Le signal fourni par le circuit 24 à l'électro- aimant à partir des données en température fournies par les sondes 25,26 détermine le débit de la circulation d'eau chaude dans la chambre 19 en vue d'avoir l'adéquation la plus par- faite possible à tout instant entre les deux températures en question au sein du mélangeur. Quant au circuit 27-31 de régulation du ralenti, il détermine lorsque l'accélérateur est au repos et que, par suite, la soupape 9 est fermée, la position précise au ralenti de la vis pointeau 29 par rapport à son siège 30 à partir des impulsions provenant du rupteur du système d'allumage Ce cir- cuit de réglage du ralenti est donc totalement indépendant du -7- circuit de carburation et est pratiquement indéréglable. Bien entendu, lorsque le moteur est coupe, 1 'é- lectro-aimant 27 positionne la soupape interposée dans la dé- rivation 28 de façon à interrompre totalement le passage de gaz en direction de la chambre 7 et de la canalisation 15. Enfin, l'invention n'est évidemment pas limitée au mode de réalisation représenté et décrit ci-dessus, mais en couvre au contraire toutes les variantes. 8- R E V E N D I C A T I ON S 1 Détendeur-vaporisateur à injection électronique pour moteur à gaz de pétrole liquéfié, du type comprenant un dispositif de détente réchauffé par de l'eau prélevée sur le circuit de refroidissement du moteur et destiné à envoyer dans la tubulure d'admission du moteur du gaz sous un débit régulé électroniquement à partir de la pression régnant dans ladite tubulure d'admission, ce détendeur-vaporisateur étant caractérisé en ce qu'il comprend: une chambre de détente à basse pression ( 7)-, de faible volume, reliée, d'une part, par l'intermédiaire d'une soupape ( 9) à une pré-chambre ( 4) elle-même reliée, par l'intermédiaire d'une soupape ( 5) à ressort taré de li- mitation de pression, à un réservoir de gaz depétrole liquéfié et, d'autre part, par l'intermédiaire d'une canalisation ( 15), à la tubulure d'admission, à proximité du papillon d'accélérateur ( 14), un électro-aimant ( 1 " de commande de la soupape ( 9) ame- nant le combustible dans ladite chambre ( 7) et connecté à un circuit électronique ( 12) délivrant à l'électro- aimant ( 11) un courant électrique de commande proportion- nel au signal transmis par un transducteur de pression ( 13) disposé dans ladite tubulure d'admission au droit du débouché de ladite canalisation d'injection du gaz. 2 Détendeur-vaporisateur suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le gaz est injecté par l'intermédiaire d'une buse d'injection ( 16) montée sur une bride amovible ( 17) sur laquelle est également monté ledit transducteur de pression ( 13) la bride étant fixée sur la bride aval du carbu- rateur-mélangeur ( 18), à proximité immédiate dudit papillon ( 14). 3 Détendeur-vaporisateur suivant la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, une élec- tro-vanne ( 22) interposée dans le circuit de réchauffage du carburant à partir d'eau prélevée dans le circuit de refroi- dissement du moteur, ladite électrovanne étant commandée par un circuit électronique ( 24) délivrant un signal proportionnel -9 à l'écart entre la température du gaz injecté et celle de l'air dans la tubulure d'admission et élaboré à partir res- pectivement de deux sondes de températures disposées au voi- sinage de la buse ( 16) d'injection de gaz en vue de réduire ledit écart de température. 4 Détendeur-vaporisateur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que ladite électro-vanne ( 22) est une soupape actionnée par un électro-aimant ( 23) commandé par ledit circuit électronique ( 24). 5 Détendeur-vaporisateur suivant les revendications 2,3 et 4, caractérisé en ce que les deux sondes de température ( 25,26) sont montées sur la bride ( 17) portant le capteur de pression ( 13) et la buse d'injection ( 16). 6 Détendeur-vanorisateur suivant l'une des reven- dications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, un dispositif de régulation du régime ralenti du moteur cons- titué d'une vis pointeau ( 29) interposée dans un passage en dérivation ( 28) reliant la pré-chambre ( 4) à la canalisation d'injection de gaz ( 15) ,dans ladite dérivation ( 28) étant également interposée une soupape commandée par un électro- aimant ( 27) relié à un circuit ( 31) délivrantuncourant élec- trique en fonction d'impulsions électriques provenant du rup- teur du système d'allumage ( 32) en vue de régler le ralenti à partir de la vitesse de rotation du moteur.