Brevet FR2584142A1 — publié le 19870102

La présente invention concerne un dispositif réchauffeur de gazole pour moteurs Diesel, destiné notamment à équiper les véhicules automobiles. On sait que le gazole contient de la paraffine dont le roule est d'améliorer le rendement et la longévité des moteurs en y réduisant les frottements internes. Si la présence de paraffine donne satisfaction dans les conditions normales d'utilisation du moteur, elle pose toutefois un problème par grand froid, du fait qu'elle tend à se figer en formant des cristaux ; à basse température, au dessous de -100C environ, ces cristaux de paraffine entraînent une obturation rapide du filtre prévu en amont du dispositif d'injection du gazole dans le moteur, provoquant la panne par défaut d'alimentation de ce moteur. On a déjà proposé de résoudre ce problème au moyen de dispositifs réchauffeurs de gazole placés en amont du filtre. Ces dispositifs utilisent généralement comme agent de chauffage l'eau de refroidissement du moteur qui, par échange thermique, élève la température du gazole alimentant le moteur à une valeur supérieure à la température de criscallisation de la paraffine. L'étdt de la technitlue en la matière peut être illustré, par exemple, par les demandes de brevet PR. 2 451 469, Fk. 2 503 264, FR. 2 505 405, D, 2 708 578, par le Certificat d'Utilité FR. 2 452 607, et par le brevet US. 3 110 296. Les dispositifs décrits dans ces documents antérieurs comprennent une enceinte allongée traversée par l'eau de refroidissenent du moteur, et un serpentin logé à l'intérieur de l'enceinte. Ce uernier est logé à l'inté- rieur de l'enceinte et est branché sur le circuit d'alimentation en gazole du moteur. On comprend aisément que, grâce à cet arrangement, le gazole circulant dans le serpentin reçoit une partie de la chaleur véhiculéepar l'eau chaude traversant l'enceinte, ce qui permet d'obtenir le résultat recherché. Dans les dispositifs qui font l'objet des deux derniers documents mentionnés ci-dessus, à savoir le Certificat d'Utilité FR. 2 452 607 et le brevet US. 3 110 296, le serpentin servant à la circulation du gazole est fixé à l'enceinte par ses conduits d'entrée et-de sortie du gazole d'un seul côté de cette enceinte. Cette disposition particulière autorise des dilatations différentes de l'enceinte et du serpentin en cours de fonctionnement du dispositif, ce qui améliore la robustesse et la fiabilité et, corrélativement, constitue un facteur de sécurité appréciable. Les dispositifs connus ne donnent malheureusement pas toute satisfaction en raison d'une part de leur encombrement relativement important qui rend leur montage difficile - voire impossible - sur certains véhicules, et, d'autre part de leur efficacité limitée à très basses températures, l'échange thermique entre l'eau chaude venant du moteur et le gazole l'aiil,lenta.lt étant insuffisant. L'invention vise à résoudre ce problème en proposant un dispositif de réchauffage de gazole du type mentionné, dans lequel les conduits d'entrée et de sortie du gazole dans le serpentin sont tous deux situés à la meme extrémité de l'enceinte, qui soit à la fois très compact et très performant, tout en étant simple, robuste et fiable, et d'un coût de fabrication peu élevé. Ce résultat est atteint, conformément à l'invention, par le fait que le serpentin est composé d'au moins deux enroulements branchés en parallèle, et que la somme des sections intérieures de chacun de ces enroulements est sensiblement écale à la section intérieure des conduits d'entrée et de sortie du gazole. Grâce à cet arrangement, on obtient un réchauffage très rapide et très complet du gazole, sans perturbation de son débit, ce qui permet de réaliser une alimentation parfaite du moteur, même à très basse température. Dans une forme de réalisation préférentielle de l'invention, l'enceinte est un manchon de forme cylindrique, les tubulures d'entrée et de sortie de l'eau étant disposées suivant l'axe de révolution du manchon et fixées cnacune à une base de celui-ci. Ainsi le dispositif peut être fabriqué à faible cout, le manchon étant réalisé à partir d'une pièce tubulaire par ailleurs, le montage du dispositif sur une durite du circuit de chauffage d'un véhicule est facilité, le dispositif pouvant être simplement substitué à un tronçon de durite de longueur équivalente (sans que l'on doive préalablement couder ou déformer cette durite). Le serpentin est avantageusement constitué d'une paire d'enroulements formés dans des tubes de même diamètre. Chacun de ces deux enroulements possède de préférence une partie "aller" hélicodale entourant une partie "retour" droite, les parties hélicoldales des deux enroulements étant imbriquées l'une dans l'autre pour former une hélice à double pas. L'expérience a montré que cet arrangement particulier permettait d'obtenir un échange thermique optimal sous un très faible encombrement. Toujours en vue d'améliorer l'efficacité de l'échange thermique, l'ensemble des éléments constitutifs du dispositif est réalisé en cuivre, ces différents éléments étant reliés par soudage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description et des dessins annexés qui présentent un mode de réalisation préférentiel de cette invention. La figure 1 est un schéma montrant les circuits d'alimentation en gazole et de refroidissement en eau d'un moteur Diesel équipant un véhicule automobilet ce schéma étant destiné à montrer l'emplacement de l'implantation du dispositif objet de l'invention sur ces circuits.; La figure 2 est une vue générale, en perspective, du dispositif à échelle réduite ; La figure 3 représente en vue latérale, approxima- tivement à l'échelle 1, le dispositif de la figure 2, partiellement coupé par un plan de symétrie longitudinal ; Les figures 4 et 5 sont respectivement des vues latérales et de face du serpentin seul qui équipe ce dispositif. Sur le schéma de la figure 1, on a designé par la référence M le moteur Diesel dont on a équipé le dispositif réchauffeur de gazole 1 faisant l'objet de la présente invention. Ce moteur M est alimenté en gazole à. partir d'un réservoir de carburant G, au moyen d'un dispositif d'injection I, via un filtre F. Le moteur M sert à la propulsion d'un véhicule automobile (de tourisme ou utilitaire), dont l'habitacle est équipé - de manière connue - d'un radiateur de chauffage R. Celui-ci est alimenté par l'eau de refroidissement provenant de la culasse du moteur, via une vanne V accessible à l'intérieur de l'habitacle. Le dispositif objet de l'invention i, est monté sur la durite conduisant l'eau de refroidissement du moteur M au radiateur R, en amont de la vanne V. Il est branché sur la canalisation amenant le gazole du réservoir G au dispositif d'injection I, en amont du filtre F. On a désigné par les références a1 et a2 les canalisations de gazole respectivement d'entrée et de sortie dans le dispositif 1 ; on a désigné par les références bl, b2 les durites d'eau chaude, respectivement d'entrée et de sortie du dispositif 1 ; la durite de retour de l'eau du radiateur R au moteur M a été désignée par la référence b3. A la figure 1, les flèches indiquent le sens de déplacement des fluides dans les canalisations. Comme on le voit à la figure 2, ce dispositif 1 a la forme d'un manchon cylindrique, dont l'axe de révolution a été désigné par XX'. Ce manchon comprend une paroi cylindrique 10 et deux bases 11, 12 sur lesquelles sont fixées les tubulures 31, 32 d'entrée et de sortie d'eau ; l'axe de ces tubulures coïncide avec l'axe de révolution XX' du manchon. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, les conduits d'entrée et de sortie 51, 52 du gazole sont tcus deux fixés à la meme extrémité (sur la gauche de la figure 2) du manchon cylindrique 1. Les tubulures 31, 32 sont firmes aux bases 11, respectivement 12 du manchon par soudage, par exemple par brasage ; les conduits de gazole 51, 52 sont fixés à l'une 12 des bases au moyen d'embouts intermédiaires 6, également par soudage (par exemple par brasage). Le manchon 1 possède une longueur de 80 mm et un diamètre de 40 mm environ ; les conduits 51, 52 forment un angle de 7CO environ avec l'axe XX'. La figure 3 représente en coupe et à plus grande échelle, le dispositif de la figure 2 ; on remarque que la partie cylindrique 10 est reliée aux bases 11, 12 par des parties arrondies 13 ; le dispositif est représenté monté sur les durites d'arrivée b1 et de sortie b2 d'eau, au moyen de colliers de serrage 4 (de type connu) qui réalisent un serrage de ces durites sur les tubulures 31, 32. Les cordons de soudure assurant la liaison des tubulures 31, 32 avec les bases 11, 12 du manchon ont été désignés par la référence 14. Le manchon 1 est réalisé à partir d'un tube de cuivre de faible épaisseur de paroi, mis en forme par emboutissage ou par repoussage ; il constitue une enceinte étanche pour la circulation de l'eau cbaude. A l'intérieur de cette enceinte est logé un serpentin de circulation du gazole, désigné par la référence générale 2. Le serpentin 2 est constitué d?un double enroulement de tubes 20, 21 qui sont branchés en parallèle entre les conduits d'entrée et de sortie 51, 52 du gazole. L'enroulement 20 comprend une première partie, qui sera appelée partie "aller" 20H, en forme de tube enroulé en hélice, et une seconde partie droite, qui sera appelée partie "retour", 20D, laquelle se trouve à l'intérieur de la partie 20H, approximativement selon l'axe XX'. Le raccordement entre les parties hélicoldale 20H et drcite 2CD est réalisé au moyen d'urne houcle conformée de manière appropriée désignée par 20B. De même, l'autre enroulement 21 est constitué d'un tube, similaire au précédent, qui comprend une partie "aller" 21H enroulée en hélice, une boucle de raccordement 21B, et une partie droite "retour" 21D. Selon une caractéristique importante de l'invention, les deux enroulements 20 et 21 sont imbriqués l'un dans l'autre de telle manière que leursparties"aller" hélicol- dales20H, 21H forment en quelque sorte une hélice à pas double. Il faut noter que les termes "aller" et "retour" ont été utilisés dans un simple but de commodité pour décrire les enroulements 20 et 21, mais que ces termes n'ont aucun lien avec le sens de circulation du gazole dans ces enroulements. Comme on le voit plus précisément à la figure 5, les deux enroulements 20 et 21 sont branchés en paral lèJe entre les conduits d'entrée et de sortie 51, 52 du gazole. Le raccordement entre ces conduits 51, 52 et les enroulements 20, 21 est réalisé par l'intermé- diaire d'embouts spéciaux 6, qui constituent des bifurcations, la fixation mutuelle de ces éléments étant réalisée par soudage, de préférence par brasage. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, la section interne des conduits tubulaires 51 et 52 est sensiblement égale à la somme des sections intérieures des enroulements tubulaires 20, 21. Ce résultat est obtenu dans le cas où le diamètre interne de chacun des enroulements 20 et 21 est égale à 1/g-5 fois (soit 0,707 fois) le diamètre interne des conduits 51 et 52. Ainsi, dans un exemple de réalisation possible de cette invention, on utilisera des conduits 51, 52 de diamètre intérieur égal à 5,5 mm, et des enroulements de diamètre intérieur égal à 4 mm ; on obtient alors une valeur e - 23,8 mm2 comme section intévaleur (5,52) rieure des conduits d'entrée et de sortie ; la somme des sections intérieures des enroulements 20 et 21 est égale à 2 x 4 x (42) = 25,1 mn2. Ces deux valeurs sont 4 sensiblement égales, si bien qu'il n'y a aucune perturbation du débit, ni perte de charge du gazole durant son parcours dans le dispositif. Le serpentin 2 constitué par l'assemblage des enroulements 20 et 21 est fixé à l'enceinte en forme de manchon 1, par 1 'interméCiaire des embouts 5 L'ensemble es parties constitutives du dispositif, à savoir le manchon 1, le serpentin double 2, les conduits 51, 52 et les tubulures 31, 32 sont de préférence réalisés en cuivre, ces différentes parties étant fixées les unes aux autres par brasage. L'appareil peut être branché sur la durite de chauffage du véhicule, sans que le sens de ce branchement ait une quelconque importance, la durite b1 venant du moteur pouvant indifféremment être fixée à tubulure 31 ou à la tubulure 32. De même, le sens de branchement des canalisations transportants le gazole sur le dispositif n'a aucune importance, la canalisation a1 provenant du réservoir G pouvant indifféremment être raccordée au conduit 51 ou au conduit 52. Le dispositif est utilisé de la manière suivante le moteur étant mis en route, et la vanne V étant ouverte, l'eau de refroidissement chaude qui vient de la culasse du moteur M par la durite b1 traverse le manchon 1 axialement, ressort de celui-ci par la durite b2, parcourt le radiateur R puis revient au moteur M par la durite retour b3. Le gazole provenant du réservoir G par la conduite a1 arrive au dispositif par l'un ou l'autre des conduits 51, 52 et ressort du dispositif par l'autre conduit, après avoir parcouru le serpentin 2 à l'intérieur de l'enceinte chauffée 1 ; le gazole réchauffé traverse le filtre F et arrive au dispositif d'injection I du moteur M. L'expérience a montré que le réchauffage du gazole au moyen du dispositif était obtenu dans un délai très court - de l'ordre de 30 secondes - à compter du démarrage du moteur M, de sorte que le filtre F n1a pas le temps d'être colmaté durant la courte période de mise en route. En régime de croisière, on obtient une alimentation parfaitement régulière du moteur M par le gazole réchauffé et le rendement du moteur s'en trouve considérablement amélioré, entraînant une sensible diminution de la consommation de gazole. Lorsque le temps n'est pas très froid, le dispositif est automatiquement hors service, du fait que l'usager n'utilise pas le radiateur de chauffage de l'habitacle de son véhicule. il ferme donc-la vanne V d'alimentation de ce radiateur R, de sorte que l'enceinte 1 n'est pas traversée par l'eau de refroidissement chauffée par le moteur M. En raison de sa très grande compacité et de son rendement élevé, ce dispositif peut être monté sur pratiquement tous les types de véhicules : voitures individuelles, camions, autocars, etc. de toutes marques pocsèdant un moteur Diesel. il est efficace même par très grand froid. Il va de soi que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation préférentiel qui vient d'être décrit à simple titre d'exemple; elle en englobe au contraire toutes les variantes. C'est ainsi qu'il serait possible, par exemple, de prévoir un serpentin constitué de plus de deux enroulements branchés en parallèle , notamment de trois enroulements. REVENDICATIONS 1. Dispositif de réchauffage de gazole pour moteurs Diesel, qui comprend une enceinte allongée destinée à être traversée par l'eau de refroidissement du moteur, et un serpentin logé à l'intérieur de cette enceinte et destiné à être branché sur le circuit d'alimentation en gazole du moteur, dans lequel les conduits d'entrée et de sortie du gazole dans le serpentin sont tous deux situés à la même extrémité de l'enceinte, caractérisé en ce que -ledit serpentin (2) est composé d'au moins deux enroulements ,20, 21) branchés en parallèle, la somme des sections intérieures de chacun desdits enroulements étant sensiblement égale à la section intérieure des conduits d'entrée (51) et de sortie (52) du gazole. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enceinte destinée à être traversée par l'eau de refroidissement du moteur est un manchon (1) de forme cylindrique, les tubulures (31, 32) d'entrée et de sortie d'eau étant disposées suivant l'axe d révolution (XX') du manchon (1) et fixées chacune à une base (11, 12) de celui-ci. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le serpentin (2) est constitué d'une paire d'enroulements (20, 21) formés dans des tubes de même diamètre. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que chacun des deux enroulements (20, 21) possède une partie "aller" hélicoldale (20H, 21H) entourant une partie "retour" droite (20D, 21D), les parties hélicol- dales (20H, 21H) étant imbriquées l'une dans l'autre pour former une hélice à double pas. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'ensemble de ses éléments constitutifs est réalisé en cuivre, ces différents éléments étant reliés par soudage. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, destiné à équiper un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il est adapté pour être monté sur la durite de circulation d'eau reliant le moteur (M) au radiateur de chauffage () de l'habitacle du véhicule.