Brevet FR2620770A3 — publié le 19890324

FR 2620770 A3 19890324 FR 8812132 A 19880916 Procédé de transformation d'un moteur à cycle Diesel en un moteur à cycle Otto alimenté par du gaz G.P.L., et moteur ainsi obtenu La présente invention se réfère au procédé de transformation d'un moteur à cycle Diesel en un moteur à cycle Otto alimenté par un gaz G.P.L. et au moteur ainsi obtenu, particulièrement adapté à être utilisé dans des moyens de transport et/ou de levage et dans des groupes électrogènes. Il est connu que parmi les diverses sources de pollution atmosphérique, l'une qui est certainement non négligeable est représentée par les gaz d'échappement des moteurs de véhicules en général. Cet inconvénient est particulièrement ressenti dans des locaux fermés et faiblement aérés tels que des baraquements ou des bâtiments de faible hauteur dans lesquels fonctionnent normalement des moyens de transport et/ou de levage ou des groupes électrogènes actionnés par des moteurs Diesel. Il est également connu que la quantité importante d'hydrocarbures non brûlés (HC) qui est rejetée dans l'atmosphère par des moteurs Diesel qui ne sont pas parfaitement réglés ou qui fonctionnent depuis un grand nombre d'heures, constitue l'une des causes principales des maladies des voies respiratoires, qui sont souvent de forme grave et qui sont contractées par le personnel qui travaille constamment en présence de ce type de pollution atmosphérique. - 2 - Parmi les divers procédés proposés et connus dans la technique actuelle pour la solution du problème mentionné ci-dessus, il convient de rappeler l'utilisation du chariot élévateur actionné par des moteurs électriques ainsi que par des moteurs à combustion interne. Ces chariots électriques présentent certainement l'avantage notable de ne pas être polluants, mais dans le même temps l'inconvénient de ne disposer que de très basses portées de levage ou de faibles vitesses de déplacement qui les rendent non économiques dans des locaux ou bureaux de grande surface. On connatt également des dispositifs qui sont insérés dans la conduite d'échappement du moteur à combustion interne et qui exerce une action de filtration sur les gaz d'échappement. Cependant, de tels dispositifs réduisent fortement les performances du véhicule dans lesquels ils sont montés, en dehors du fait qu'ils sont très coûteux. La présente invention se propose d'éliminer ou de réduire les inconvénients et les désavantages créés pour l'environnement par les moteurs à combustion interne, en particulier ceux à cycle Diesel, en proposant un procédé de transformation desdits moteurs à cycle Diesel en des moteurs à cycle Otto alimentés en gaz G.P.L. (gaz de pétrole liquéfié) . L'utilisation du gaz G.P.L. (gaz de pétrole liquéfié) convient particulièrement du fait de sa faible teneur en hydrocarbures résiduels non brûlés et de son coût d'acquisition relativement bas. En conséquence, les moteurs à combustion interne à cycle Diesel et transformés en cycle Otto et alimenté en gaz G.P.L. peuvent être utilisés avantageusement dans des locaux dans lesquels on exige une faible pollution atmosphérique en raison de la présence de personnel travaillant dans le local qui est lui-même faiblement aéré. Dans le même temps, l'utilisation dudit moteur transformé se traduit par une économie notable, sans subir de pertes de puissance, ce qui est le cas par contre quand on utilise des chariots élévateurs actionnés par des moteurs électriques, comme indiqué plus haut. Une dernière caractéristique, qui n'est pas la moindre, de la présente invention consiste en l'extrême simplicité de la -3- transformation en la très grande robustesse du moteur ainsi obtenu, comme on pourra mieux le comprendre à la lecture de la description qui suit. Donc, un premier but de la présente invention est de proposer un procédé de transformation d'un moteur à cycle Diesel en un moteur à cycle Otto alimenté par du gaz G.P.L., caractérisé par le fait qu'il comprend les phases suivantes: A - Enlèvement de la pompe d'injection de gazole; B - Enlèvement du réservoir contenant le gazole; C - Enlèvement de la pompe d'alimentation de gazole; D - Enlèvement des filtres à gazole; E Enlèvement des conduites d'alimentation de gazole; F - Enlèvement des injecteurs de gazole à l'intérieur des chambres de combustion; G Enlèvement des bougies de préchauffage du gazole montées dans les préchambres de combustion; H - Augmentation du volume de la chambre de combustion par enlèvement de matériau sur la tête du piston en vue de diminuer le taux de compression; I - Modification de la préchambre de combustion par obturation du siège de vissage des bougies de préchauffage; L - Montage d'un distributeur d'allumage; M - Montage d'un transformateur de haute tension (bobine H.T.); N - Montage d'un générateur d'impulsions électroniques (allumage électronique) relié à la bobine H.T.; 0 - Montage d'un réservoir à pression apte à contenir le gaz G.P.L.; P - Montage d'une électro-vanne pour l'interruption ou le rétablissement du flux de gaz G.P.L.; Q - Montage d'un vaporisateur-réducteur du gaz G.P. L.; R - Montage d'un mélangeur pour la formation correcte du mélange d'air et de gaz; S - Montage d'un filtre pour le filtrage du gaz G.P.L.; T - Montage de conduites d'alimentation du gaz G.P.L.. - 4 - Un autre but de la présente invention est de proposer un moteur alimenté en gaz G.P.L. selon le procédé de transformation décrit cidessus et comprenant: - un monobloc portant à l'intérieur un vilebrequin et les bielles associées fonctionnant entre ledit vilebrequin et les pistons; - les organes de distribution; - une culasse; caractérisé par le fait qu'il comprend en outre: - un réservoir apte à contenir le gaz G.P.L. sous pression et un dispositif indicateur de niveau du gaz liquide contenu dans celui-ci; - une série de conduites d'alimentation du gaz liquide reliées aux divers dispositifs constituant les éléments de la transformation; - une électrovanne montée en série dans la conduite d'alimentation du gaz G.P.L. et apte à interrompre ou à rétablir alternativement le flux de gaz vers les dispositifs qui suivent; - un filtre monté également en série dans la conduite d'alimentation de gaz G. P.L. pour le filtrage de ce gaz; - un vaporisateur de gaz liquide par une action de réchauffement de ce dernier, effectuant dans le même temps une action de régulation de la pression de façon à la fournir aux dispositifs en aval selon des valeurs optimales; - un mélangeur de gaz-air monté en série dans la conduite d'aspiration, provoquant à l'intérieur d'une chambre de diffusion du gaz une turbulence de ce gaz pour obtenir un mélange optimal de gaz-air; - un distributeur d'allumage actionné par un arbre relié aux organes de distribution; - un transformateur de haute tension (bobine H.T.) relié au distributeur d'allumage; - un allumage électronique apte à fournir des impulsions de courant en phase précise et de grande puissance à la bobine H.T. de façon à obtenir une nouvelle augmentation de la haute tension elle-même; - une pluralité de bougies d'allumage du mélange air-gaz selon une quantité correspondant au nombre de cylindres. -5- On va maintenant décrire un mode de réalisation préféré de l'invention, présenté à titre d'exemple et non limitatif, en se référant aux dessins annexés dans lesquels: la Fig. 1 est une représentation schématique de l'ensemble des éléments composant un appareil d'alimentation et d'injection d'un moteur à cycle Diesel; la Fig. 2 est une représentation schématique des éléments nécessaires à la transformation d'un moteur à cycle Diesel de la Fig. 1 en un moteur à cycle Otto alimenté en gaz G.P.L. selon l'invention; la Fig. 3 est une vue latérale d'un moteur à cycle Diesel transformé en un moteur à cycle Otto et alimenté en gaz G.P.L. selon l'invention; la Fig. 4 est une vue latérale de la partie opposée à celle de la Fig. 3, d'un moteur à cycle Diesel transformé en un moteur à cycle Otto et alimenté en gaz G.P.L. selon l'invention; la Fig. 5 est une vue en plan d'un mélangeur de gaz G. P.L. selon l'invention; la Fig. 6 est une vue en coupe selon la ligne VIVI du mélangeur de gaz G.P.L. de la Fig. 5. Le procédé de transformation d'un moteur à cycle Diesel en un moteur à cycle Otto alimenté en gaz G.P.L. est mis en oeuvre sensiblement par les phases successives qui commencent par enlever du moteur Diesel à transformer la pompe d'injection, la pompe d'alimentation de gazole, les filtres à gazole, les tubulures d'alimentation de gazole, les injecteurs et les bougies d'allumage. A cette première phase d'enlèvement des dispositifs cités ci-dessus succède une seconde phase de modification des pistons dont on enlève par un travail mécanique une partie du matériau de leur tête dans le but de former une cavité semi-sphérique pour diminuer le taux de compression existant dans le moteur Diesel. Ensuite, au cours d'une troisième phase, on modifie la préchambre d'explosion en obturant les sièges de vissage des bougies de préchauffage. Après les phases de retrait et de modification citées ci-dessus - 6 - suit une phase qui prévoit l'adjonction et le montage de nouveaux dispositifs, permettant de rendre le moteur en cours de transformation apte à fonctionner avec du gaz G.P.L., et consistant en le montage d'un distributeur d'allumage calé sur un arbre rotatif, précédemment utilisé pour entraîner en rotation la pompe d'injection, d'une bobine H.T., d'un générateur d'impulsions électroniques - ou allumage électronique -, d'un réservoir pour contenir le gaz G.P.L., d'une électrovanne, d'un filtre et d'un vaporisateur et régulateur du gaz G.P.L.. Au cours d'une dernière phase est prévu le montage d'un mélangeur d'airgaz au moyen d'un filtre à air, et le collecteur d'aspiration du moteur en cours de transformation. Le procédé de transformation d'un moteur à cycle Diesel en un moteur à cycle Otto alimenté en gaz G.P.L. selon l'invention peut être considéré comme terminé avec cette dernière phase. Ainsi que cela a été dit dans le préambule, l'invention s'applique également au moteur obtenu selon le procédé de transformation décrit cidessus. En se référant aux Figs. 1, 2, 3 et 4, la transformation d'un moteur à cycle Diesel en un moteur à cycle Otto alimenté en gaz G.P.L. s'effectue essentiellement par remplacement du réservoir à gazole 2 par un réservoir apte à contenir du gaz G.P.L. et comprenant en outre un indicateur de niveau 6 du gaz liquide contenu dans ce dernier. On procède ensuite à l'élimination des conduites d'alimentation de gazole 8 en les remplaçant par de nouvelles conduites 10 d'alimentation de gaz G.P.L.. Après l'opération précédente, on élimine les filtres à gazole 12 et 14 et on les remplace par un-filtre à gaz G.P.L. 16. Poursuivant la transformation, on élimine la pompe d'injection 18, la pompe d'alimentation 20, les injecteurs 22 et les bougies de préchauffage 24 en remplaçant ces dispositifs par une électrovanne 26 qui interrompt ou rétablit le flux de gaz G.P.L. provenant du réservoir, avec un vaporisateur et régulateur 28 prévu pour la régulation de la pression du gaz G.P.L. et pour vaporiser éventuellement une partie du gaz toujours à l'état liquide et présent dans la conduite d'alimentation et acheminer ce gaz vers un mélangeur -7 de gaz-air 30 décrit plus loin. Outre les éléments ajoutés qui ont été décrits ci-dessus pour transformer un moteur à cycle Diesel en un moteur à cycle Otto, il convient également d'ajouter un dispositif d'allumage pour le gaz G.P.L.. Ce dispositif électrique comprend un distributeur d'allumage 32 calé sur un arbre 34 relié au groupe de distribution (non représenté) et qui transmet par priorité le mouvement de rotation à la pompe d'injection 18. Le distributeur d'allumage 32 est fixé à un flasque 36 qui est relié de son côté au monobloc 38 représenté à la Fig. 3. Le dispositif d'allumage comprend en outre une bobine H.T. 40 et un générateur d'impulsions 42 (allumage électronique) apte à élever la tension appliquée à la bobine H.T. pour obtenir une meilleure tension de sortie et de ce fait une puissance plus élevée de l'arc entre les électrodes des bougies 44. Le dispositif d'allumage comprend en outre un certain nombre de bougies 44 correspondant au nombre de cylindres du moteur. En substance, les éléments composants du moteur Diesel d'origine qui ne subissent pas de modifications sont le monobloc à l'intérieur duquel tourne un vilebrequin, les bielles qui lui sont reliées, les organes de la distribution et la culasse. Ces organes n'ont pas été décrits du fait qu'ils sont connus de l'homme de l'art. Deux conduites 46, 46' dérivées du circuit hydraulique de refroidissement du moteur et reliées au dispositif de vaporisation et de régulation facilitent le passage de l'état liquide à l'état gazeux du carburant G.P.L. par la chaleur apportée par cette dérivation. Un interrupteur 48 relié au p8le positif d'une batterie (non représentée) interrompt ou habilite le fonctionnement du dispositif d'allumage cité ci-dessus. Pour obtenir un rendement élevé du moteur faisant l'objet de la présente invention, il est nécessaire de diminuer le taux de compression en augmentant le volume de la chambre de combustion afin d'obtenir une valeur optimale. -8- Cette modification consiste en l'enlèvement de parties de matériau de la tête de chacun des pistons 50 pour leur donner une forme géométrique sphérique représentée à la Fig. 2. Une dernière modification prévoit que les sièges filetés des bougies de préchauffage 24 de la Fig. 1 sont fermés par vissage d'un boulon 52 représenté à la Fig. 2. Pour pouvoir adapter les bougies d'allumage 44 aux sièges des injecteurs 22, on prévoit une virole 54 comportant un épaulement d'arrêt, un filetage interne et un filetage externe. Cette virole 54 est donc vissée dans le siège de l'injecteur jusqu'à l'épaulement d'arrêt et on visse à l'intérieur la bougie d'allumage 44. Un mélangeur gaz-air représenté aux Figs. 5 et 6 est essentiellement constitué par un corps en métal 56 à l'intérieur duquel est monté une vanne papillon 58 et un anneau 60 pour la diffusion du gaz G.P.L.. La vanne papillon 58 est commandée par un levier 62 relié de son côté à la pédale d'accélérateur (non représenté). Le gaz G.P.L. provenant du vaporisateur-régulateur 28 est acheminé par la conduite 64 de la Fig. 2 fixée au raccord 66 vers une gorge 68 constituée dans la périphérie externe d'un anneau 60 apte à rendre optimale la distribution du gaz à l'intérieur du mélangeur 30. Une pluralité de trous 69 disposés en oblique par rapport aux rayons de la circonférence interne de l'anneau 60 constituent une chambre de turbulence apte à obtenir un mélange optimal entre l'air aspiré par le moteur et le gaz G.P.L. envoyé à l'intérieur du mélangeur par les trous susmentionnés 68. La régulation dans le cas d'une rotation à basse vitesse du moteur, est obtenue par un flux de mélange traversant une étroite lumière 70 prévue entre la vanne papillon 58 en position de fermeture et un petit conduit borgne 72 disposé à l'intérieur du mélangeur 30. Un faible passage du mélange air-gaz crée une légère dépression dans le conduit borgne 72 susmentionné, ce dernier qui est relié par un raccord 74 et un tube 76 au régulateur-vaporisateur 28 agissant sur ce dernier en lui faisant débiter une petite quantité de gaz qui suffit à maintenir le moteur en rotation. - 9 - L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation spécifiquement décrit et illustré et est susceptible de modifications et de variantes dans les limites de son idée inventive. - 10 - REVENDICATIONS 1. Procédé de transformation d'un moteur à cycle Diesel en un moteur à cycle Otto alimenté par du gaz G.P.L., caractérisé par le fait qu'il comprend les phases suivantes: A - Enlèvement de la pompe d'injection de gazole (18); B - Enlèvement du réservoir (2) contenant le gazole; C Enlèvement de la pompe d'alimentation de gazole (20); D - Enlèvement des filtres à gazole (12, 14); E - Enlèvement des conduites d'alimentation de gazole(8); F - Enlèvement des injecteurs de gazole (22) à l'intérieur des chambres de combustion; G - Enlèvement des bougies de préchauffage du gazole (24) montées dans les préchambres de combustion; H - Augmentation du volume de la chambre de combustion par enlèvement de matériau sur la tête du piston (50) en vue de diminuer le taux de compression; I Modification de la préchambre de combustion par obturation du siège de vissage des bougies de préchauffage (24); L - Montage d'un distributeur d'allumage (32); M - Montage d'un transformateur de haute tension (bobine H.T.) (40); N - Montage d'un générateur d'impulsions électroniques (allumage électronique) relié à la bobine H.T.; 0 - Montage d'un réservoir à pression apte à contenir le gaz G.P.L.; P - Montage d'une électrovanne (26) pour l'interruption ou le rétablissement du flux de gaz G.P.L.; Q - Montage d'un vaporisateurréducteur (28) du gaz G.P.L.; R - Montage d'un mélangeur (30) pour la formation correcte du mélange d'air et de gaz; S - Montage d'un filtre (16) pour le filtrage du gaz G.P.L.; T - Montage de conduites d'alimentation (10, 64, 76) du gaz G.P.L.. - il - 2. Moteur alimenté en gaz G.P.L. selon le procédé de transformation décrit ci-dessus et comprenant: - un monobloc (38) portant à l'intérieur un vilebrequin et les bielles associées fonctionnant entre ledit vilebrequin et les pistons (50); - les organes de distribution; - une culasse; caractérisé par le fait qu'il comprend en outre: - un réservoir (4) apte à contenir le gaz G.P.L. sous pression et un dispositif indicateur (6) de niveau du gaz liquide contenu dans celui-ci; - une série de conduites d'alimentation (10, 64, 76) du gaz liquide reliées aux divers dispositifs constituant les éléments de la transformation; - une électrovanne (26) montée en série dans la conduite d'alimentation du gaz G.P.L. et apte à interrompre ou à rétablir alternativement le flux de gaz vers les dispositifs qui suivent; - un filtre (16) monté également en série dans la conduite d'alimentation de gaz G.P.L. pour le filtrage de ce gaz; - un vaporisateur de gaz liquide par une action de réchauffement de ce dernier, effectuant dans le même temps une action de régulation de la pression de façon à la fournir aux dispositifs en aval selon des valeurs optimales; - un mélangeur de gaz-air (30) monté en série dans la conduite d'aspiration, provoquant à l'intérieur d'une chambre de diffusion du gaz une turbulence de ce gaz pour obtenir un mélange optimal de gaz-air; - un distributeur d'allumage (32) actionné par un arbre (34) relié aux organes de distribution; - un transformateur de haute tension (40) (bobine H.T.) relié au distributeur d'allumage (32); - un allumage électronique (42) apte à fournir des impulsions de courant en phase précise et de grande puissance à la bobine H.T. (40) de façon à obtenir une nouvelle augmentation de la haute tension elle-même; 2620 7 70 - 12 - - une pluralité de bougies d'allumage du mélange air-gaz selon une quantité correspondant au nombre de cylindres. 3. Moteur à cycle Otto alimenté en gaz G.P.L. selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la tête desdits pistons (50) est de forme sphérique. 4. Moteur à cycle Otto alimenté en gaz G.P.L. selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les sièges filetés des bougies de réchauffage (24) sont fermées par un boulon (52). 5. Moteur à cycle Otto alimenté en gaz G.P.L. selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'on prévoit pour l'adaptation desdites bougies d'allumage (44) dans les sièges desdits injecteurs (22) une virole filetée (54) comprenant un épaulement d'arrêt. 6. Moteur à cycle Otto alimenté en gaz G.P.L. selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la distribution du gaz G.P.L. à l'intérieur du mélangeur (30) est obtenue par une pluralité de trous (69) disposés en oblique par rapport aux rayons sur la périphérie interne d'un anneau (60). 7. Moteur à cycle Otto alimenté en gaz G.P.L. selon la revendication 2, caractérisé par le fait que dans ledit anneau (60) est prévue une gorge circulaire (68) disposée dans la circonférence externe de cet anneau, cette gorge étant adaptée à une distribution homogène du gaz G.P.L.