Brevet FR2606087A1 — publié le 19880506

La présente. invention concerne un diffuseur de gaz liquéfié qui a été détendu pour l'amener en phase gazeuse à une pression voisine de la pression atmosphérique et qui, dans tout ce qui va suivre, sera appelé "gaz liquéfié déten- du". Dans les moteurs thermiques, et, en particulier, dans les moteurs à explosion des véhicules automobiles, un tel gaz est injecté dans de l'air provenant d'un filtre à air pour produire un mélange air/gaz qui alimente le moteur, l'injec- tion ayant lieu dans un diffuseur qui doit donner au mélange une teneur en gaz adéquate. On connait déjà de tels diffuseurs, mais ils présen- tent de nombreux inconvénients qui sont notamment dûs au fait que la teneur en gaz du mélange air/gaz introduit dans le moteur n'est pas adaptée à certaines conditions de fonction- nement, comme la marche au ralenti ou le démarrage à froid, ce qui se traduit, en particulier, par des dérives de consom- mation dans le temps. Aussi, le but de l'invention est-il de fournir un diffuseur du genre spécifié ci-dessus dans lequel l'injection du gaz dans le collecteur d'admission soit indépendante des phénomènes extérieurs au moteur, tels que les surpressions d'air à l'admission ou les augmentations de la dépression dues à l'encrassement du filtre à air. Un autre but est de proposer un dispositif qui soit particulièrement bien adapté à la bicarburation, c'est-à-dire aux moteurs fonctionnant aussi bien au gaz qu'à l'essence ou au fuel. Un but supplémentaire est la conception d'un diffu- seur qui soit simple, peu coûteux et de mise en place aisée, et qui évite la nécessité de prévoir des réglages ultérieurs. Selon l'invention, ces buts, et d'autres qui appa- raîtront par la suite, sont atteints grâce à un diffuseur de gaz liquéfié détendu du genre spécifié ci-dessus qui est caractérisé par le fait qu'il comprend un corps dont la partie supérieure comporte une cavité divisée en deux chambres par une membrane élastique présentant en son centre un orifice sur le bord duquel est fixé le bord supérieur d'un cylindre- registre qui s'étend vers le bas dans un trou borgne de forme correspondante ménagé dans le fond de la chambre infé- rieure de la cavité en question, la partie inférieure du corps du diffuseur comportant un conduit d'arrivée d'air et, en alignement avec lui, un conduit d'alimentation du moteur, ces conduits partant tous deux de l'extérieur du corps du diffuseur pour déboucher dans le trou borgne spécifié ci- avant; par le fait que le cylindre-registre en question peut coulisser dans son trou borgne sur un tube d'arrivée de gaz liquéfié détendu partant de l'extérieur du corps, la paroi de ce tube présentant une lumière calibrée axiale située sensi- blement dans la zone du conduit d'alimentation du moteur; et par le fait que les chambres inférieure et supérieure de la cavité spécifiée ci-avant sont reliées par des passages au conduit d'arrivée d'air et au conduit d'alimentation du moteur. On comprend que la différence de pression existant entre l'arrivée d'air et la sortie du diffuseur au niveau de la prise de dépression spécifiée ci-avant se traduit par la même différence de pression de part et d'autre de la membrane et par une déformation de cette dernière qui fixe la hauteur du cylindre-registre. Ceci ouvre plus ou moins le passage entre les conduits d'arrivée d'air et d'alimentation du moteur et modifie simultanément de manière prédéterminée le passage laissé libre par la lumière du tube d'amenée de gaz liquéfié détendu au-dessous du fond du cylindre-registre, ce qui, par voie de conséquence, modifie le débit de gaz injecté qu'il est ainsi possible d'asservir au débit d'air et aux conditions de fonctionnement du moteur. La description précédente montre en outre que le diffuseur de l'invention comprend un nombre minimum d'organes qui sont d'ailleurs aussi simples que peu coûteux, et que son réglage est fixé "ne varietur" lors de sa mise en place. Avantageusement, le cylindre-registre de ce diffu- seur est formé de deux cylindres coaxiaux reliés par un fond annulaire, le cylindre extérieur coulissant dans le trou borgne spécifié ci-avant, et le cylindre intérieur coulissant à frottement doux sur le tube d'arrivée de gaz liquéfié détendu. En outre, un ressort compensateur peut être monté autour du tube d'arrivée de gaz et du cylindre intérieur du cylindre-registre en pénétrant dans l'espace compris entre les deux cylindres de ce dernier et en prenant appui, vers le haut, sur la paroi de la chambre supérieure de la cavité ménagée dans le corps du diffuseur, et, vers le bas, sur le fond du cylindre-registre. Ce ressort agit en renfort de la pesanteur pour repousser le cylindreregistre vers le fond du trou borgne spécifié ci-avant, et, en conséquence, vers sa position o le conduit d'arrivée d'air est fermé. De préférence, une aiguille, fixée par sa tête sur le fond du corps du diffuseur, s'étend axialement vers le haut dans le tube d'arrivée de gaz liquéfié détendu jusqu'à un niveau voisin du haut de la lumière ménagée dans ce tube. Cette aiguille rend convenable à toutes les allures la teneur en gaz du mélange alimentant le moteur. En outre, sa position peut être asservie à un capteur de régulation. Dans une forme avantageuse de réalisation, la prise de dépression spécifiée ci-avant est constituée par deux trous qui sont ménagés dans le fond du cylindre-registre et, de préférence, la partie inférieure de ce fond présente une saignée de faible profondeur entre chaque trou et la paroi extérieure du fond, parallèlement à l'axe des conduits d'arri- vée d'air et d'alimentation du moteur, ce qui facilite l'amor- çage du processus. De préférence, le corps du diffuseur selon l'inven- tion, au niveau de sa cavité, est réalisé en deux parties qui sont assemblées par des brides entre lesquelles est maintenu le bord de la membrane élastique du diffuseur, ce qui facilite le montage de cette dernière. Enfin,le fond du corps du diffuseur peut comporter un passage pour une tige destinée à pousser vers le haut, depuis l'extérieur, le fond du cylindre-registre pour le met- tre hors service quand on abandonne l'alimentation au gaz. Le corps du diffuseur peut aussi comporter un passage qui relie les conduits d'arrivée d'air et d'alimentation du moteur, et que peut fermer plus ou moins une vis pointeau vissée depuis l'extérieur, afin de fournir un appoint d'air pour régler la teneur en oxyde de carbone des gaz d'échappement lors des ralentis du moteur. La description qui va suivre, et qui ne présente aucun caractère limitatif, permettra de bien comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique. Elle doit être lue en regard des dessins annexés, parmi lesquels: - La figure 1 représente une vue en coupe longitu- dinale du diffuseur selon la présente invention; et: - La figure 2 montre une vue en élévation partielle de l'objet de la figure 1 prise selon la ligne II-II de cette figure. Dans tout ce qui va suivre, et pour simplifier la description, on supposera que le diffuseur de gaz liquéfié détendu selon l'invention se trouve dans la position repré- sentée sur les figures, ce qui donne tout leur sens à des expressions comme: "horizontal", "inférieur", "droit", etc. Toutefois, il doit être bien entendu que cet appareil pourrait fonctionner dans une autre position. Comme on le voit sur la figure 1, ce diffuseur com- prend un corps qui est désigné dans son ensemble par le repère 1 et qui est divisé horizontalement en une partie supérieure la en forme de dôme et une partie inférieure lb de hauteur plus importante, entre lesquelles est ménagée une cavité 2. Les bords 3a et 3b des parties la et lb, respectivement, pré- sentent la forme de brides et ils enserrent entre eux le bord d'une membrane élastique 4 grâce à des organes de serrage qui ont été représentés trèsschématiquement en 5. Cette membrane 4 sépare en deux chambres 2a et 2b la cavité 2 et elle comporte un trou central sur le bord 6 duquel est fixé par tout moyen convenable le bord supérieur d'un cylindre-registre 7 qui s'étend vers le bas à travers un trou borgne vertical 8 qui est ménagé dans la partie inférieure lb du corps 1. Le cylindre-registre 7 est, en fait, un cylindre double: il comprend un cylindre extérieur 7a qui coulisse à frottement doux dans le trou borgne 8 et qui est relié par un fond 9 à un cylindre intérieur 7b coulissant autour d'un tube vertical 10 d'amenée de gaz liquéfié détendu qui est relié à un détendeur classique. Un ressort compensateur 11 entoure le tube 10 et le cylindre intérieur 7b du cylindre-registre 7. Il s'appuie, vers le bas, sur le fond 9 de ce dernier, et, vers le haut, sur la paroi de la partie haute la du corps 1. Dans sa position basse, le cylindre-registre 7 repose sur un socle 12 ménagé au fond du trou borgne 8. La partie inférieure lb du corps 1 est percée jusqu'au débouché dans le trou 8 de deux conduits en aligne- ment: l'un, 13, à droite sur la figure, servant à l'arrivée d'air, et l'autre, 14, à gauche sur la figure, conduisant le mélange air/gaz vers le moteur à alimenter. Ces conduits se raccordent aisément par de simples durites au filtre à air pour le premier, et à la carburation à essence ou au fuel pour le second. S'agissant maintenant de la circulation des divers fluides utilisés, un passage d'équilibrage 15 relie le conduit 13 d'amenée d'air à la chambre basse 2b de la cavité 2, donc au-dessous de la membrane 4, et une prise de dépression relie le conduit 14 allant vers le moteur à l'espace ménagé entre les cylindres 7a et 7b du cylindre-registre 7 et, donc, à la chambre haute 2a de la cavité 2 au-dessus de la membrane 4. La prise de dépression peut être constituée par deux trous 16 ménagés dans le fond 9 du cylindre-registre 7, la partie inférieure de ce fond 9 présentant une saignée 16a de faible profondeur qui s'étend entre chaque trou 16 et la paroi extérieure du fond 9, parallèlement à l'axe des conduits 13 d'arrivée d'air et 14 d'alimentation du moteur. Enfin, comme on le voit mieux sur la figure 2, le tube 10 d'arrivée de gaz présente une lumière calibrée 17 allongée dans le sens de ses génératrices qui s'étend au niveau du conduit 14 allant vers le moteur en étant dirigé vers ce dernier, donc à gauche sur la figure 1. D'autre part, une aiguille 19 s'étend dans l'axe du tube d'arrivée de gaz 10; elle est fixée sur le fond de la partie basse lb du corps 1 par un boulon extérieur 20 vissé sur une partie filetée qui la termine vers le bas et qui traverse le fond de la partie lb, et elle présente une partie cylindrique qui se prolonge vers le haut par une portion coni- que pour se terminer au niveau de la plaque supérieure 21 de la partie basse lb du corps 1. Le mode de fonctionnement de ce dispositif est le suivant: lorsque le moteur est à l'arrêt, le cylindre- registre 7 est dans sa position basse représentée sur la figure 1, en appui sur le socle 12, sous l'effet de la pesan- teur et du ressort compensateur 11. Lors de la mise en marche, la dépression qui se crée dans le conduit 14 d'alimentation du moteur se transmet dans la chambre 2b par la prise 16, et elle soulève la membrane 4 avec le cylindre-registre 7 sur une hauteur correspondant à la différence entre la pression régnant dans le conduit 14 d'alimentation du moteur, qui est transmise par la prise de dépression 16, et la pression dans le conduit 13 d'arrivée d'air qui est transmise par le passage d'équilibrage 15 et qui est voisine de la pression atmosphé- rique. Ainsi, la base du cylindre-registre 7 dégage plus ou moins le passage entre les conduits 13 et 14, en fonction de la différence entre les pressions qui y règnent. Simultané- ment, le déplacement vers le haut du cylindre-registre 7 découvre plus ou moins la lumière 17 du tube 10 d'amenée de gaz, au-dessous du fond de ce cylindre-registre 7, ce qui dégage un passage de section plus ou moins importante permet- tant au gaz de s'écouler avec un débit plus ou moins élevé vers le conduit 14 d'alimentation du moteur. Ainsi, la section du passage traversé par le gaz provenant du tube d'amenée 10, et donc le débit du gaz, peut être réglée de manière prédéterminée en fonction de la diffé- rence de pression entre les conduits 14 et 13 en choisissant convenablement l'élasticité de la membrane 4 et du ressort compensateur 11, ce qui se fait au moyen d'essais prélimi- naires simples qui sont à la portée de l'homme de l'art et qui ne seront donc pas décrits ici. Enfin, l'aiguille calibrée 19, du fait de sa forme conique au niveau du passage du gaz du tube 10 dans la lumi- ère 17 permet d'affiner le réglage du débit de gaz. Sa posi- tion est normalement fixée au montage, mais il est possible de l'asservir à une capsule barométrique ou à un autre capteur de régulation. quant à ses dimensions, elles sont déterminées, là aussi, au moyen d'essais préalables. Il est ainsi possible d'agir sur la proportion de gaz admis aux diverses allures du moteur, et notamment au ralenti et lors du fonctionnement à vide, tout en évitant les phénomènes d'engorgement qui peuvent apparaître lors du démarrage à froid. On notera encore que la paroi de la partie inférieure lb du corps 1 du diffuseur selon l'invention peut comporter -un passage 18 qui est destiné à être traversé à frottement doux par une tige non représentée permettant de repousser totalement vers le haut le cylindre-registre. Cette disposi- tion met ce dernier hors service quand on abandonne l'alimen- tation au gaz liquéfié détendu pour l'alimentation à l'essence ou au fuel. Les déplacements de la tige en question peuvent être commandés mécaniquement par un câble sous gaine qui aboutit à une tirette montée sur le tableau de bord, ou encore automatiquement, soit par un électro- aimant enfonçant la tige lors de la mise hors service de l'alimentation au gaz, soit par l'intermédiaire d'une membrane qui reçoit la pression de la pompe à essence ou à fuel lors du passage à un tel type de carburation. Dans tous les cas, une électrovanne met hors service le circuit d'alimentation en gaz lors du passage au fonction- nement à l'essence ou au fuel. D'autre part, la partie inférieure lb du corps I du diffuseur peut comporter un passage de dérivation non repré- senté qui relie entre eux les conduits 13 d'arrivée d'air et 14 d'alimentation du moteur et dans lequel peut pénétrer plus ou moins une vis pointeau, par exemple horizontale, vissée dans le corps 1 à partir de l'extérieur du diffuseur. Cette dérivation permet de fournir un appoint d'air pour régler la teneur en oxyde de carbone des gaz d'échappement lors des ralentis du moteur. - REVENDICATIONS - 1. Diffuseur'de gaz liquéfié détendu, caractérisé par le fait qu'il comprend un corps (I) dont la partie supérieure comporte une cavité (2) divisée en deux chambres (2a, 2b) par une membrane élastique (4) présentant en son centre un orifice sur le bord (6) duquel est fixé le bord supérieur d'un cylin- dre-registre (7) qui s'étend vers le bas dans un trou borgne (8) de forme correspondante ménagé dans le fond de la chambre inférieure (2b), la partie inférieure dudit corps (1) compor- tant un conduit d'arrivée d'air (13) et, en alignement avec lui, un conduit d'alimentation du moteur (14), ces conduits partant tous deux de l'extérieur du corps (1) pour déboucher dans ledit trou borgne (8); par le fait que ledit cylindre- registre (7) peut coulisser dans ledit trou borgne (8) autour d'un tube (10) d'arrivée de gaz liquéfié détendu partant de l'extérieur du corps (1) , la paroi de ce tube (10) présentant une lumière axiale (17) qui est située dans la zone du conduit (14) d'alimentation du moteur; et par le fait que les cham- bres inférieure (2b) et supérieure (2a) de ladite cavité (2) sont reliées par des passages (15 et 16, respectivement) audit conduit (13) d'arrivée d'air et audit conduit (14) d'alimentation du moteur. 2. Diffuseur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit cylindre-registre (7) est formé de deux cylindres coaxiaux (7a, 7b) reliés par un fond annulaire (9), le cylindre extérieur (7a) coulissant dans ledit trou borgne (8), et le cylindre intérieur (7b) coulissant à frottement doux autour dudit tube (10) d'arrivée de gaz liquéfié détendu. 3. Diffuseur selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'un ressort compensateur (11) est monté autour dudit tube (10) d'arrivée de gaz liquéfié détendu et dudit cylindre intérieur (7b) en pénétrant dans l'espace compris entre les deux cylindres (7a, 7b) dudit cylindre-registre (7) et en pre- nant appui, vers le haut, sur la paroi de la chambre supéri- eure (2a) de ladite cavité (2), et, vers le bas, sur le fond (9) dudit cylindre-registre (7). 4. Diffuseur-selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé par le fait qu'une aiguille (19), fixée par sa tête sur le fond du corps (1) du diffuseur, s'étend axialement vers le haut dans ledit tube (10) d'arrivée de gaz liquéfié détendu, et ce, jusqu'à un niveau voisin du haut de la lumière (17) ménagée dans ce tube (10), 5. Diffuseur selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la position de ladite aiguille (19) est asservie à un capteur de régulation. 6. Diffuseur selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 5, caractérisé par le fait que ladite prise de dépression (16) est constituée par deux trous ménagés dans le fond (9) dudit cylindre-registre (7). 7. Diffuseur selon la revendication 6, caractérisé par le fait que la partie inférieure dudit fond (9) présente une saignée (16a) de faible profondeur qui s'étend entre chaque trou (16) et la paroi extérieure du fond (9), parallèlement à l'axe des conduits (13) d'arrivée d'air et (14) d'alimenta- tion du moteur. 8. Diffuseur selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 7, caractérisé par le fait que son corps (1), au niveau de ladite cavité (2), est réalisé en deux parties (la, lb) qui sont assemblées par des brides (3a, 3b) entre les- quelles est maintenu le bord de ladite membrane élastique (4). 9. Diffuseur selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 8, caractérisé par le fait que la paroi du fond dudit corps (1) comporte un passage (18) pour une tige desti- née à pousser vers le haut, depuis l'extérieur, le fond (9) dudit cylindre-registre (7). 10. Diffuseur selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 9, caractérisé par le fait que ledit corps (1) comporte un passage qui relie entre eux les conduits (13) d'arrivée d'air et (14) d'alimentation du moteur et que peut fermer plus ou moins-une vis pointeau vissée depuis l'exté- rieur du corps (1) du diffuseur.