Brevet FR2531144A1 — publié le 19840203

La présente invention a pour objet un procédé d'ali- mentation de moteur à combustion interne à injection Elle concerne plus particulièrement les moteurs diesel, mais n'y est pas limitée Lginvention a également pour objet un moteur faisant application de ce procédéo On a déjà proposé de réchauffer le gazole en vue surtout de faciliter le démarrage à froid des moteurs, de réduire les émanations (fumées blanches au démarrage),en él Binant les phénomxnes de cristallisation des produits paraffinés (pailletage, et oxydes dlazote) e et éventuellement d&économiser du carburanto Pour des raisons pratiques évi= dentes, le gazole a toujours été réchauffé avant son intro- cdction dans la pom De d'injectio D-La température généralement souhaitée est Ce 1 ordre de 40 'C ( 105 ' F) o Les différents pro- cédés et dispositifs décrits sur ce sujet indiquent que 1 es moeins d e réchauffage du gazole sont mis hors circuit quand le gjazole arrivant à la pompe dinjection at:eint ou dépasse uwe température de l'ordre indiquée ci-dessus O La plupart dese systmes de réhauffage utilisent soit une r-sistance ie cf:triqueg qui est débranchée lorsque la tenapfature sou= {al:tée est atteinteg soit l'eau du radiateur, dont la tempë= raure 1 e N tout cas ne doit ja-mais dépasser sensiblement co Le réchauffage n'a done pu en pratique dépasser cette valieuro Certaines littératures indiquent qu un réchauffage excessif présente des inconvénients et doit être évite (voir B US 3 913 5 d 3)o Si certains auteurs indiquent que le ré= chauffage du gazolj permet d "amnéliorer la consommation sur route des vâhîculesedes essais ont montré que cétait au détriment d'autres performancesg et que les consommations spécifiques au cheval-heure restaient sensiblement inchangéeso Or> conformément à la présente inventiong on a trouvé qu O il était possible de réaliser des économies de carburant importantes en réchauffant le gazole beaucoup pluse c'estoâdire à une température supérieure aux tempéra= tures usuelles demploig et notamment pour des raisons pra- tiques à une température comprise de préeérence entre 70 et 120 C, cependant que l'on modifie simultanément le taux d'introduction du carburant afin de maintenir le débit masse de ce dernier, pour tenir compte de la dilatation du gazole à sa nouvelle température et des pertes de volume de carbu- rant injecté nées de -l'augmentation de sa fluidité. Ce résultat peut être obtenu en réchauffant le gazole avant la pompe, ce qui entraîne une modification de celle-ci, ou simplement en réchauffant le gazole entre la pompe et l'injecteur, ce qui laisse la poiripe inchangée Dans ce cas,, la texupérature de réchauffage peut être supérieure car elle aucune -incidence sur la fonctionneiiiient de la io Pompe. Dans la cas o le gazole est réchauffê en aval de la po-îkij,(-:, Il pré 4 vo_-;: un ïîioteur équipe; de moyens pour ri:5 cha-uf Zer I 0, cip-, Eole entre la 1-po-;ti-oe la cheaîtbre èIc- Dan la cas an ciûont ee la 1 ca c 2 u gazola une 1 % a' sa u-71 volume de g a S; C 4 01 a, ils l'la e_-,71 is c F-, _ 221 qu-ze L-' -C- la î 7 fqp',q Les c% g;_r 2 clc le. e SI S U r e 1 1 u 9 K)r L:12 l don, O-, CRIS OJL M change, 111-m Portance dez fitiitss va Changc r, -U d clf_sC pourqi',0 1 J"ic-cU-li-Di maiyitena'nt Dà 1 avait -On J'Ou L-o- le du gesole, en qu'aux la La demanderesse ayant constante au cours d'essais que la s-ux quand on 5 L_-ve IEI de réchaulffement du gao Ie, elle a eu de îỏdi 2 w_ ZLr -Le, -L-aux du gazole dans le moteur en Vue da rbi- tablir la pression le pîstoïl, C-A maintenant le d;bit Mas Siq Ve Lao avantages et les cî-eract_,3 ristiques de vont ig-'L re enpliquês en détail, à l'aide de la ci-après donné( en regard des dessins ci joints, différents graphiques donnant, en fonction de la vitesse 253114 4: 253 11441 d'un moteur, en t/m figure 1, la consommation en grammes par cheval-heure figure 2, la puissance en CV figure 3, le débit pompe en mm 3/coup figure 4, le couple moteur en mètre-déca Newton; et, figure 5, la pression maxima en bar dans le cylindre. On a effectué des essais et pris des mesures sur un moteur diesel RVI de six cylindres, cylindré 11,4 1 ( 6 x 1,9) à turbo-compresseur suralimenté à injection directe, puis- sance maxi 300 CV Les puissances ont été mesurées sur un frein hydraulique Schenck de 600 CV Le gazole a été réchauf- fé en amont de la pompe d'injection Celle-ci a six cylin- dres en ligne, le diamètre du piston sur la pompe standard est de 12 mm et il est de 13 mm sur la pompe modifiée pour. le gazole réchaufféo Les joints d'étanchéité ont été changéso En variante, il aurait été possible de modifier la came pour agir sur la course (Pour un réchauffage en aval de la pompe, entre pompe et injecteur, ou encore un réchauf= fage de linjecteur, la pompe ne devrait pas être modifiée)o Les courbes I à V sont relatives au fonctionnement standard, et les courbes Il à V O au fonctionnement selon 1 'invention. Le tableau ci-dessous indique les températures de l'eau de refroidissement, de l'huile et du gazole à l'injec- teur pour les conditions standards et le fonctionnement mo- difié en fonction de la vitesse de rotation du moteur en t/m. Standard Modifié t/m 10 eau 1 huile Je gazole Il eau 8 huile 8 gazole 1300 90 70 36 { 88 93 72 1500 90 82 36 89 100 75 1800 87 80 3,6 82 97 72 2000 86 72 37 87 _ 101 76 2200 86 75 38 87 10 77 2531144 1 Sur la figure 1, on note que la consommation exprimée en grammes/chevalheure est inférieure, de 5 à 10 % sur toute la plage de vitesses, de 1250 à 2250 t/m, ceci pour un ré- chauffage qui reste compris entre 72 et 770 C. Les courbes de la figure 2 montrent le gain de puis- sance. Les courbes de la figure 3 montrent l'accroissement du débit de la pompe d'injection (en mm 3 par coup) L'accrois- sement du couple moteur, en mètre-déca Newton est visible sur la figure 4 Les courbes de la figure 5 donnent la pression maxima dans le cylindre. Un fait essentiel pour la-mise en oeuvre du procédé selon la présente inventionsi l'on réchauffe le gazole en amont de la pompe,est l'accroissement du débit pompe en mm 3/coup Non seulement on obtient une réduction de la con- sommation pour une même puissance fournie, mais les autres caractéristiques sont aussi améliorées: on peut obtenir plus de puissance du moteur, et un couple plus élevé A 800 C, la dilatation du gazole est d'environ 4 % Il est facile de la mesurer pour une autre température choisie pour le fonction- nement et d'adapter ou de concevoir la pompe d'injection de façon à assurer le débit masse correct. Le rendement du moteur peut encore être amélioré, conformément à l'invention, en utilisant des trous d'injec- teurs plus fins, donnant une meilleure pulvérisation et, par suite, une combustion plus rapide et plus complète, ce qui est rendu possible par la plus grande fluidité (moindre viscosité) du gazole réchauffé Le réchauffage du gazole produit déjà des effets remarquables à des températures de l'ordre de 72 à 770 C, comme cela ressort des essais rap- portés ci-dessus, par rapport aux températures du gazole déjà porté à 35400 C On peut s'attendre à des résultats encore plus favorables à des températures comprises entre et 120 'C, pourvu d'adapter le cas échéant la pompe à la dilatation du gazole en fonction de la température prévue pour le régime permanent Compte tenu de l'accroissement de fluidité du gazole à ces températures, il peut être aussi nécessaire de renforcer l'étanchéité des joints de la pompe 2531 t 44 lt d'injection. La demanderesse a pensé que l'amélioration du ren- dement pouvait provenir du fait que l'inflammation du gazole se produit plus vite et que la combustion est plus complète. L'explosion et l'accroissement brutal de la pression qui en résulte se produit plus tdt-et plus vite Ceci accroît la surface exprimant le travail (P x V) dans le cycle de carnot. Ceci a une importance considérable sur le rendement En outre, la combustion étant plus complète, les émanations sont réduites. Lors de l'injection du gazole dans la chambre, comme le ga- zole est à température plus élevée, il refroidit moins l'air comprimé dans lequel il est pulvérisé Le gain est encore plus important si l'on compare le présent procédé à l'in- jection usuelle d'un gazole non porté à 35-400 C. L'invention vise également les moteurs à combustion interne à injection faisant application du procédé selon l'invention, et particulièrement les moteurs diesel, compor- tant des moyens pour réchauffer le carburant, cependant que le taux d'introduction du carburant est maintenu L'invention vise notamment les moteurs comportant un dispositif de ré- chauffage du carburant disposé entre la pompe d'injection et la chambre de combustion On peut réchauffer soit l'injec- teur, soit la tuyauterie, par tout moyen approprié, une résis- tance électrique, l'eau de refroidissement du moteur, les gaz d'échappement ou l'huile de lubrification La tubulure d'injection peut ainsi traverser un échangeur approprié. L'invention a également pour-objet les moteurs comportant une pompe d'injection dont la capacité et l'étanchéité sont adaptées à la température et à la fluidité du carburant. Il va de soi que les modes de réalisation décrits ne sont que des exemples et qu'il serait possible de les modifier notamment par substitution d'équivalents techniques sans sortir pour cela du cadre de l'invention. 2531 t 44-i REVENDICATIONS: 1. Procédé d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne à injection, notamment moteur diesel, caractérisé en ce que le carburant est réchauffé à une tem- pérature supérieure à une température normale d'emploi, ce- pendant que le taux d'introduction massique est maintenu pour tenir compte de la dilatation thermique du carburant, de façon à assurer le débit masse prescrit, à la température choisie pour l'utilisation. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température de fonctionnement est choisie entre environ 70 et 120 'C. 3. Procédé selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le carburant est réchauffé entre la pompe d'injection et l'injecteur. 4. Procédé selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'injecteur est équipé de moyens de réchauffage du carburant. 5. Procédé selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le carburant est réchauffé en amont de la pompe d'injection et que celle-ci est prévue pour as- surer le débit masse prescrit, à la température choisie pour l'utilisation, en tenant compte de la dilatation thermique et de la fluidité du carburant. 6 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'étanchéité de la pompe d'injection est renforcée. 7. Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on utilise des injecteurs à pulvé- risation fine adaptés à la fluidité accrue du gazole réchauffé. 8 Moteur à combustion interne à injection, caracté- risé en ce qu'il comporte des moyens pour réchauffer le car- burant cependant que le taux d'introduction massique du car- burant est maintenu. 9. Moteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens pour réchauffer le carburant sont dis- posés entre la pompe d'injection et la chambre de combustion. 10. Moteur selon la revendication 8, caractérisé 2531144: en ce qu'il comporte une pompe d'injection dont la capacité et l'étanchéité sont adaptées à la température et à la fluidité du carburant. 11. Procédé selon une des revendications 1 -7, caractérisé en ce que le carburant est réchauffé par échange thermique avec l'huile de lubrification du moteur.