Brevet FR2642477A1 — publié le 19900803

La présente invention concerne un appareil pour diminuer la proportion des gaz toxiques émis par les moteurs à combustion interne. On sait que, d'une manière générale, les véhicules automobiles polluent l'air du fait des gaz qui sont produits par la combustion de différents combustibles et qui sont libérés par les tuyaux d'échappement du moteur. On sait évidemment que ce problème s'est aggravé dans les grandes villes dans lesquelles le nombre de véhicules qui se déplacent est grand ; le problème est encore aggravé par le fait que les édifices qui entourent les rues empêchent une ventilation correcte de celles-ci. Le très sérieux problème précité présente des effets directs et nocifs sur la santé de la-population, et a conduit les autorités à rechercher activement une solution à la pollution atmosphérique, même si, jusqu'à présent, n'ont été obtenus que des résultats sans rapport avec l'importance du problème. Le but de la présente invention est de proposer un appareil simple et efficace pour diminuer d'une manière spectaculaire la teneur en gaz toxiques des gaz d'échappement des automobiles. Suivant l'invention, l'appareil pour diminuer la proportion des gaz toxiques émis par les moteurs à combustion interne est caractérisé en ce qu'il comporte une chambre d'évaporation recevant une première canalisation d'alimentation en combustible liquide, et d'où part une seconde canalisation, transportant le carburant gazéifié, qui constitue une partie du circuit d'alimentation en combustible du moteur1 l'intérieur de cet évaporateur contenant des moyens pour régler le niveau du combustible et des canalisations d'admission d'air immergées dans le combustible, l'évaporateur étant placé à l'intérieur d'un carter métallique creux à travers lequel s'écoulent les gaz d'échappement du moteur, une troisième canalisation transportant du carburant liquide de l'évaporateur au carburateur d'où une tubulure envoie le mélange de carburation, après raccordement avec la seconde canalisation de l'évaporateur, jusqu'à une canalisation de chauffage du mélange de carburation qui se raccorde au collecteur d'admission du moteur. Cet appareil présente donc une structure extrèmement simple ; il ne nécessite aucun entretien, et il n'est pas nécessaire de modifier une partie quelconque du moteur pour le mettre en place. Cet appareil utilise les gaz d'échappement pour gazéifier le combustible avant la combustion de celui-ci : du fait de cette gazéification, la combustion du combustible est totale, ce qui élimine pour une grande part le monoxyde de carbone des gaz de combustion. Suivant une version avantageuse de l'invention, l'évaporateur est un récipient essentiellement cylindrique placé à l'intérieur d'une enveloppe également cylindrique dont la surface interne est constituée par une tubulure hélicoïdale dans laquelle passent les gaz d'échappement du moteur - Suivant une version préférée de l'invention, la canalisation ce chauffage se compose d'une canalisation de passage de l'eau de refroidissement de la culasse, et d'un joint fermant hermétiquement les ouvertures ménagées dans ladite canalisation entre le bloc moteur et la culasse. On a ainsi éliminé le circuit d'eau de refroidissement de la culasse du moteur pour assurer une partie de la vaporisation du combustible liquide. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description détaillée ci-après. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs - la figure 1 est un schéma général représentant les aifférentes parties d'un appareil conforme à l'invention reliées à un moteur d'automobile vu en élévation du côté admission - la figure 2 est une vue en élévation côté échappement du moteur représenté à la figure 1 - la figure 3 est une vue très schématique en coupe longitudinale du moteur de la figure 1 et de son circuit de refroidissement. Dans la réalisation des figures 1, 2 et 3, les mêmes numéros de référence indiquent les mêmes éléments ou des éléments correspondants. Comme indiqué aux figures, l'appareil de l'invention pour diminuer la proportion des gaz toxiques émis par les moteurs à combustion interne est représenté par le numéro de référence 1 : il consiste essentiellement en la combinaison d'une série de dispositifs destinés à vapaoriser le combustible par chauffage, et à ajouter ensuite ce combustible vaporisé dans le circuit d'admission de carburant du moteur. L'appareil de l'invention comporte à cet effet deux circuits indépendants et différents : un premier circuit alimente le moteur en combustible pour le démarrage de celui-ci et fonctionne comme un enrichisseur le second circuit commence à fonctionner une fois que le moteur tourne normalement et que l'enrichisseur a cessé de fonctionner. Le premier circuit part du réservoir 2 à combustible qui communique par une canalisation 3 avec une chambre cylindrique 4 qui se remplit de combustible jusqu'à un certain niveau. Un tube 5 d'admission d'air est placé à l'intérieur de la chambre 4 et son extrémité supérieure 5' fait saillie hors de la chambre et fonctionne comme entrée d'air. Un autre tube 6 est en correspondance avec l'extrémité supérieure de la chambre 4 et communique avec un ajutage d'élection 7 qui guide le mélange de carburant vers le collecteur d'admission. Un tuyau flexible 8 s'étend de l'ajutage 7 jusqu'à une soupape 9. La soupape 9 est constituée d'un corps cylindrique 10 à l'intérieur duquel est logé un piston 11 dont la position est réglable par l'opérateur et qui peut, dans une de ses positions, obturer la sortie du tube flexible 8. Le piston 11 présente une gorge longitudinale 12. Un autre tuyau flexible 13 venant du circuit d'alimentation -qui sera décrit en détail ci-dessouscommunique avec le corps 10. Une canalisation 14 part du corps 10 et alimente en carburant le moteur aux faibles vitesses de celui-ci. Un autre tube flexible 15 part du réservoir 2 à combustible et conduit à un évaporateur 16. L'évaporateur 16 comporte un corps rigide, qui est de préférence métallique et de forme cylindrique, et dans lequel sont logés des moyens 17 formant flotteur réglant le niveau du combustible venant du réservoir 2 ; ces moyens formant flotteur sont constitués par un flotteur 17 relié fonctionnellement à une soupape qui règle le flux ae combustible vers l'évaporateur 16 ; ce dernier comporte égaiement deux conduites internes 18, 19 qui amènent de l'air extérieur dans le combustible pour produire un mélange qui alimentera ultérieurement le moteur. Le corps 16 est placé à l'intérieur d'une enveloppe cylindrique 20 dont la paroi intérieure est définie par un tube hélicoïdal 21 qui recueille les gaz venant du collecteur d'échappement 22 (voir figure 2). Ainsi, les gaz chauds fournissent de la chaleur à l'évaporateur 16 à l'intérieur de l'enveloppe 20 avant d'être expulsés. Le combustible volatile présent à l'intérieur du corps i5 reçoit cette chaleur et se vaporise ; cette vapeur passe dans un tube flexible 23 qui part de l'évaporteur 16 et rejoint le circuit d'alimentation du moteur. Le corps 16 précité, qui contient du combustible venant du réservoir 2, comporte une partie inférieure qui forme une sorte de réceptacle 16' définissant le niveau réglé par le flotteur 17. Une canalisation 24 partant du réceptacle 16' conduit du combustible liquide au carburateur 25 du moteur1 lequel est muni d'un filtre à air 26 conventionnel et d'un venturi 27 suivi par une canalisation 28 dans laquelle est insérée une soupape d'étranglement 30. La canalisation 28 débouche dans une canalisation 31 destinée au liquide de refroidissement de la culasse 32 du moteur. Ainsi, au lieu du liquide de refroidissement, c'est maintenant du combustible venant du carburateur 25 et du combustible venant de l'évaporateur 16 par le tube flexible 23 qui s'écoulent dans le tube 31. De cette manière, la température du combustible gazéifié s'élève considérablement avant que celui-ci ne pénètre dans le collecteur d'admission 34. En fait, l'écoulement du combustible dans la canalisation 31 place ce combustible en contact avec les surfaces internes de la culasse 32 qui sont, évidemment, à une température très élevée. A la sortie de la canalisation 31, le combustible est complètement gazéifié et surchauffé, et s'écoule dans une canalisation 33.Une partie de cet écoulement part en dérivation vers le tube flexible 13, mais la partie principale de cet écoulement alimente le collecteur d'admission 34. Dans le but de diriger le combustible vers la canalisation 31 de refroidissement de la culasse, un joint 35 est placé entre le bloc moteur 36 et la culasse 32, et ferme hermétiquement les ouvertures de passage de l'eau qui conduisent du bloc moteur à la culasse. Ce joint 35 empêche ainsi l'eau de se mélanger au carburant qui s'écoule dans la conduite 31 (voir figure 3). Etant donné que l'on a ainsi supprimé une source de refroidissement et pour empêcher une surchauffe, on peut ajouter dans le carter d'huile du moteur1 un serpentin 37 relié au circuit de refroidissement conventionnel, de façon à refroidir plus rapidement et plus efficacement l'huile à l'intérieur du bloc moteur 36 (voir figure 3). Il faut signaler ici que l'enveloppe 20, dans laquelle est inséré l'évaporateur 16, et la canalisation 31 de la culasse 32, précitées constituent l'une des manières possibles d'utilisation des gaz d'échappement pour chauffer et vaporiser le combustible. Dans le cas des moteurs dont la culasse ne peut pas être utilisée à cet effet, on peut par exempie ajouter une conduite artificielle dans laquelle circulent les gaz d'échappement, ces gaz étant ensuite envoyés vers i'enveloppe de l'évaporateur avant d'être expulsés. Il faut aussi signaler que le tube hélicoïdal 21 de l'enveloppe 20 part de la base 20' de celle-ci, ce qui perret un échange thermique optimal. On peut imaginer, à partir de la description qui précède comment fonctionne l'appareil proposé. Une fois le moteur démarré, l'opérateur doit agir sur le piston il au titre d'enrichisseur, de façon que le combustible venant de l'ajutage 7 pénètre dans le circuit d'alimentation par la canalisation 14. De fines bulles sont énergiquement insufflées dans le combustible liquide à l'intérieur du récipient 4 du fait de l'air injecté dans celui-ci par le tube 5', ce qui provoque une volatilisation de ce combustible. Dès que le moteur atteint des conditions de fonctionnement normal de travail, l'opérateur agit de nouveau sur le piston 11 pour permettre au combustible préchauffé et gazéifié venant de la canalisation 33 et du tube 13 d'alimenter le moteur. Pour optimiser le rendement de l'appareil et éviter une défaillance de l'alimentation en combustible, le piston 11 présente une gorge longitudinale 12 qui permet le passage continu de la quantité minimale de carburant indispensable au moteur aux faibles vitesses de celui-ci, cette quantité venant soit du tube 8 soit du tube 13. simultanément, le combustible remplit le réceptacle 16' de l'évaporateur 16, ce qui-produit deux effets : d'une part, l'échange thermique entre l'évaporateur 16 et l'enveloppe 20 à l'intérieur de laquelle circulent les gaz d'échappement, chauffe et vaporise le combustible qui quitte l'évaporateur par la canalisation 23 vers la canalisation 31 dans la culasse. D'autre part, le combustible liquide passe du réceptacle 16' dans le tube 24 en direction du carburateur 25, lequel alimente également la canalisation 31 aux vitesses élevées du moteur, cette alimentation étant réglée par la vanne c'étranglement 30. Le mélange combustible atteint par ces deux circuits la canalisation 31 de la culasse 32 ; il est soumis dans cette canalisation à un échange thermique important avec les parois internes de la culasse, ce qui élève sa température avant qu'il pénètre, par la canalisation 33, dans le collecteur d'admission 34. Le carburant absorbe de cette manière une partie de la chaleur qui était auparavant absorbée par l'eau. Si cette absorption de chaleur se révèle insuffisante, on peut ajouter un serpentin supplémentaire 37- dans le carter d'huile du moteur pour aider au refroidissement de celuici. On peut ainsi au moyen de l'appareil proposé utiliser l'énergie thermique des gaz d'échappement du moteur pour chauffer et gazéifier le carburant, ce qui diminue la teneur en gaz toxiques des gaz d'échappement, et ajoute également l'avantage d'une combustion optimale. On a ainsi décrit un appareil de structure extrêmement simple qui ne nécessite aucun entretien. Les différentes parties de cet appareil n'occupent pas de volumes importants à l'intérieur de l'espace réservé au moteur, et ne nécessitent pour leur mise en place aucune modification de celui-ci. On utilise les gaz d'échappement pour gazéifier le combustible avant sa combustion ; le combustible étant gazéifié, sa combustion devient complète, ce qui élimine la plus grande partie du monoxyde de carbone des gaz d'échappement. L'appareil permet de régler avec É précision la richesse de mélange combustible. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation que l'on vient de décrire, et on peut apporter à celui-ci de nombreux changements et modifications sans sortir du domaine de l'invention. REVENDICATIONS I. Appareil pour diminuer la proportion des gaz toxiques émis par les moteurs à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comporte une chambre d'évaporation (16) recevant une première canalisation d'alimentation en combustible liquide (15), et d'où part une seconde canalisation (23), transportant le carburant gazéifié, qui constitue une partie du circuit d'alimentation en combustible du moteur, l'intérieur de cet évaporateur (16) comportant des moyens (17) pour régler le niveau du combustible et des canalisations d'admission d'air (18, 19) immergées dans le combùstible, l'évaporateur (16) étant placé à l'intérieur d'un carter métallique (20) creux à travers lequel s'écoulent les gaz d'échappement du moteur, une troisième canalisation (24) transportant du carburant liquide de l'évaporateur (16) au carburateur (25) d'où une tubulure (28) envoie le mélange de carburation, après raccordement avec la seconde canalisation (23) de 7'évaporateur (16), jusqu'à une canalisation (31) de chauffage du mélange de carburation qui se raccorde au collecteur d'admission (34) du moteur. 2. Appareil pour diminuer la proportion des gaz toxiques émis par les moteurs à combustion interne conforme à la revendication I, caractérisé en ce que les moyens pour régler le niveau du combustible sont constitués par un flotteur (17) relié fonctionnellement à une soupape qui règle le flux de combustible vers l'évaporateur (16). 3, Appareil pour diminuer la proportion des gaz toxiques émis par les moteurs à combustion interne conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'évaporateur (lao) est un récipient essentiellement cylindrique placé à l'intérieur d'une enveloppe (20) également cylindrique dont la surface interne est constituée par une tubulure hélicoïdale (21) dans laquelle passent les gaz d'échappement du moteur. 4. Appareil pour diminuer la proportion des gaz toxiques émis par les moteurs à combustion interne conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'alimentation en carburant aux basses vitesses du moteur, lesquels comportent une chambre cylindrique (4) qui reçoit des moyens (3) d'alimentation en combustible liquide, une canalisation (5) d'alimentation en air et un ajutage (7) à mélange combustible relié à une canalisation (8) menant à des moyens formant soupape (9), commandés manuellement, vers lesquels converge également la canalisation (33) d'écoulement du mélange venant de la canalisation (31) de chauffage de ce mélange, les moyens forant soupape (9) étant reliés par l'intermédiaire d'une canalisation (14) au collecteur d'admission (34) du moteur. 5. Appareil pour diminuer la proportion des gaz toxiques émis par les moteurs à combustion interne conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la canalisation (31) de chauffage se compose d'une canalisation de passage de l'eau de refroidissement de la culasse (32), et d'un joint (35) fermant hermétiquement les ouvertures ménagées dans ladite canalisation entre le bloc moteur (36) et la culasse (32).