Brevet FR2731473A1 — publié le 19960913

La présente invention concerne un dispositif pour le démarrage d'un moteur à combustion interne fonctionnant avec un carburant liquide, tel que de l'essence. Actuellement, lors du démarrage à froid d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile des pertes d'essence par mouillage des parois des cylindres du moteur apparaissent et provoquent des émissions d'hydrocarbures polluants relativement élevées. L'invention propose un dispositif pour le démarrage d'un moteur à combustion interne notamment de véhicule automobile agencé de façon à permettre un démarrage rapide du moteur et ainsi de ne pas trop rejeter d'hydrocarbures imbrûlés à l'échappement. A cet effet, le dispositif pour le démarrage d'un moteur à combustion interne de l'invention fonctionnant avec un carburant liquide, tel que de l'essence, en particulier un moteur de véhicule automobile, est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens permettant l'injection d'un carburant gazeux, tel que gaz naturel, dans chaque conduit d'admission d'un cylindre du moteur dès le démarrage du moteur et pendant une phase de fonctionnement à froid de celui-ci et l'injection du carburant liquide dans le conduit d'admission se substituant au carburant gazeux à partir d'une température normale déterminée de fonctionnement du moteur. De préférence, les moyens d'injection comprennent une électrovanne commandée de façon à autoriser le passage de carburant gazeux, provenant d'une source de carburant gazeux, dès la fermeture du contact de mise en service du démarreur du moteur et un régulateur de débit en série avec l'électrovanne et commandé par la dépression créée dans chaque conduit d'admission dès la mise en service du démarreur pour introduire du carburant gazeux dans les conduits d'admission par l'intermédiaire respectivement de tubes d'injection raccordés aux conduits d'admission. Les moyens d'injection comprennent également un distributeur de carburant d'alimentation relié entre le réservoir de carburant du véhicule et les injecteurs de carburant liquide dans les conduits d'admission et commandé par la pression du débit de carburant gazeux en sortie du régulateur de débit de carburant gazeux pour interrompre le débit de carburant vers les injecteurs pendant la phase de fonctionnement à froid du moteur. Avantageusement, le dispositif comprend un circuit électronique recevant un signal électrique représentatif de la température normale de fonctionnement du moteur pour commander I'électrovanne de façon à interrompre le passage de carburant gazeux vers les conduits d'admission et amener le distributeur de carburant liquide en position d'alimentation des injecteurs de carburant. Le dispositif comprend également une pompe d'alimentation en carburant reliée en série avec le distributeur de carburant par l'intermédiaire d'un régulateur de pression, tel que clapet de sécurité, s'ouvrant à une valeur de pression déterminée lorsque le distributeur occupe sa position d'interruption du carburant vers les injecteurs pour permettre le retour du carburant liquide vers le réservoir du véhicule. Le dispositif comprend de plus une sonde de mesure de la température du catalyseur du pot catalytique d'échappement du véhicule fournissant au circuit électronique un signal représentatif de la température de fonctionnement du moteur et le circuit électronique commande un relais d'ouverture d'un contact d'alimentation électrique de la bobine de commande de l'électrovanne lorsque la température du catalyseur mesurée par la sonde atteint une valeur normale de fonctionnement de celui-ci. Un détendeur est disposé entre l'électrovanne et la source d'alimentation en carburant gazeux qui est constituée par une bouteille ou cartouche interchangeable. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels - la figure 1 représente un moteur à combustion interne de véhicule automobile équipé du dispositif de démarrage du moteur conforme à l'invention ; et - la figure 2 représente un graphe permettant de comparer en fonction du temps et d'une valeur de dépression dans la tubulure d'admission du moteur, les débits de carburant gazeux et d'essence. En se reportant à la figure 1, la référence 1 désigne un moteur à combustion interne de véhicule automobile fonctionnant à l'essence, étant bien entendu que l'invention s'applique également à tout autre type de moteur à combustion interne non nécessairement utilisé dans des véhicules automobiles. Le moteur 1 comprend une tubulure d'admission 2 comportant, dans le cas d'un moteur à quatre cylindres, quatre conduits d'admission 3 raccordés aux cylindres de celui-ci et une tubulure d'échappement 4 raccordée au cylindre du moteur 1 par quatre conduits d'échappement 5 et à un pot d'échappement 6 dans le cas présent du type catalytique. Le moteur 1 comprend de plus quatre injecteurs 7 injectant de l'essence provenant du réservoir d'alimentation 8 du véhicule respectivement dans les quatre conduits d'admission 3. Le moteur 1 est également équipé d'un démarreur 9 muni d'un relais de démarrage 10 relié électriquement à la batterie 11 du véhicule par l'intermédiaire d'un commutateur de démarrage 12. Le dispositif d'allumage complet du moteur étant classique, il n'a pas à être davantage détaillé. Le principe de fonctionnement du dispositif de démarrage de l'invention consiste à injecter du carburant gazeux, tel que du gaz naturel, dès le démarrage du moteur et pendant une phase de fonctionnement à froid de celui-ci, puis à remplacer, progressivement ou non, le carburant gazeux par l'essence lorsque le catalyseur du pot catalytique 6 est amorcé; c'est-à-dire lorsque le moteur fonctionne à une température normale déterminée de fonctionnement. A cet effet, le dispositif de démarrage conforme à l'invention comprend une électrovanne 13 reliée à une source d'alimentation en carburant gazeux 14, constituée par une bouteille ou cartouche de gaz interchangeable, par l'intermédiaire d'un détendeur 15 et dont le tiroir 16 est rappelé en position d'interruption du passage du carburant gazeux par un ressort de compression 17. La bobine 18 de commande de l'électrovanne 13 est alimentée en courant électrique par un contact 19 d'un relais 20 relié en série avec le commutateur de démarrage 12. Le relais 20 est commandé par un circuit électronique 21 qui reçoit un signal électrique provenant d'une sonde 22 placée sur le catalyseur du pot d'échappement 6 pour mesurer une valeur de température du catalyseur représentative de la température de fonctionnement du moteur. L'électrovanne 13 est reliée en série avec un régulateur de débit 23 du carburant gazeux provenant de la source 14. Le régulateur 23 est du type comprenant un tiroir 24 rappelé en position d'obturation de l'orifice de sortie du régulateur 23 par un ressort de compression 25 logé dans une chambre du corps du régulateur 23 communiquant avec la tubulure d'admission 2 par l'intermédiaire d'une conduite 26. L'orifice de sortie du régulateur 23 est raccordé par une conduite 27 à un collecteur 28 auquel sont raccordés quatre tubes 29 d'injection de carburant gazeux et débouchant respectivement dans les quatre conduits d'admission 3. Le collecteur 28 est également raccordé à un distributeur 30 par l'intermédiaire d'une conduite 31. Le distributeur 30 comporte un tiroir 32 rappelé normalement en une position autorisant le passage d'essence vers les injecteurs 7 par un ressort de compression 33. L'orifice d'entrée du distributeur 30 est raccordé à la pompe d'injection d'essence 34 par l'intermédiaire d'un régulateur de pression 35 formant clapet de sécurité normalement fermé, c'est-à-dire autorisant le passage d'essence de la pompe 34 vers les injecteurs 7 au travers du distributeur 30.En cas d'une surpression se produisant dans la chambre du distributeur 30 définie par le tiroir 32 en position d'obturation de son orifice de sortie d'essence, le clapet du régulateur de pression s'ouvre pour permettre à la pompe 34 de débiter en circuit fermé dans le réservoir 8 par une conduite de recirculation 36. L'orifice de sortie du tiroir 32 est raccordé à un collecteur 37 par l'intermédiaire d'une conduite 38 et auquel sont raccordés des tubes 39 communiquant avec les injecteurs d'essence 7. Le fonctionnement du dispositif de démarrage ressort déjà en partie de la description qui en a été faite ci-dessus et va être maintenant expliqué. La fermeture du commutateur de démarrage 12 fait tourner le démarreur 9 par l'intermédiaire du relais de démarrage 10 et une dépression se créée dans la tubulure d'admission 2 et la bobine 18 de l'électrovanne 13 est alimentée en courant électrique au travers du contact de relais 19 normalement fermé de sorte que le tiroir 16 de l'électrovanne se déplace en comprimant le ressort 17 pour établir le passage de carburant gazeux entre le régulateur 23 et le détendeur 15. La dépression dans la tubulure d'admission 2 provoque le déplacement du tiroir 24 du régulateur 23 en comprimant le ressort 25 de façon à permettre le passage du carburant gazeux au travers du régulateur 23 régulant le débit de carburant gazeux circulant dans les tubes d'injection 29 en fonction du degré d'ouverture du papillon (non représenté) d'admission d'air dans les cylindres du moteur.De plus, la pression du carburant gazeux dans la conduite 31 est telle qu'elle permet de pousser le tiroir 32 du distributeur 30 en comprimant le ressort 33 de façon à interrompre le passage d'essence vers les injecteurs 7. Dans la mesure où la pompe 34 est alimentée pour débiter dans la chambre fermée définie dans le distributeur 30 par le tiroir 32, la pression de l'essence augmente dans cette chambre jusqu'à atteindre une valeur déterminée ouvrant le clapet du régulateur de pression 35 pour permettre à la pompe 34 de débiter en refoulant l'essence au réservoir 8 par l'intermédiaire de la conduite de retour 36. Ainsi, dès le démarrage du moteur et pendant une période de fonctionnement à froid de celui-ci, du carburant gazeux est injecté dans les conduits d'admission 3. Plus le papillon d'admission d'air dans les cylindres du moteur est ouvert, moins on a de carburant gazeux d'injecté et l'essence progressivement se substitue au carburant gazeux. Lorsque la température du catalyseur du pot catalytique 6 atteint une valeur déterminée correspondant à une température normale de fonctionnement du moteur, la sonde 22 transmet un signal électrique au circuit électronique 21 qui commande le relais 20 de façon à ouvrir le contact 19 et couper ainsi l'alimentation en courant électrique de la bobine 18 de l'électrovanne 13. Cette dernière a alors son tiroir 16 rappelé en position d'interruption du passage du carburant gazeux par le ressort 17 de sorte que le régulateur 23 ne débite plus de carburant gazeux dans les tubes d'injection 29 et la conduite 31.Simultanément à l'interruption de carburant gazeux vers les tubes d'injection 29 par l'électrovanne 13, le tiroir 32 du distributeur 30 est rappelé en position d'ouverture de l'orifice de sortie du distributeur 30 par le ressort 33 mettant ainsi en communication la pompe 34, le régulateur de pression 35 dont le clapet est de nouveau fermé, le distributeur 30 et les injecteurs 7 pour permettre au moteur de fonctionner normalement à l'essence. Le graphe de la figure 2 permet de comparer en fonction du temps et de la dépression dans la tubulure d'admission 2 du moteur 1, les débits d'essence et de carburant gazeux (gaz naturel). Cette figure montre qu'avec une dépression de 0,5 105 Pa (500 mbars) le débit maximum de gaz naturel est de 4 x 10-4 m3/s (1,5 m3/h) et le débit d'essence est nul. Puis, à l'accélération ou à la coupure du gaz naturel se produisant au temps tl, le débit de gaz naturel tend vers zéro et le débit d'essence tend vers 55 x 10-8 m3/s (2 l/h) et le débit de gaz naturel devient nul à l'amorçage du catalyseur au temps t2, c'est-à-dire lorsque la température du catalyseur atteint sa température normale de fonctionnement. Le dispositif de démarrage conforme à l'invention, en injectant du gaz naturel dès le démarrage du moteur permet de diminuer les masses de polluants à l'échappement du véhicule, ce qui permet de satisfaire les normes futures en matière de pollution, de passer ensuite à une commutation automatique de fonctionnement du moteur à l'essence après la période d'amorçage du catalyseur du pot catalytique du moteur. Diverses modifications peuvent être apportées au dispositif ci-dessus décrit sans sortir du cadre de la présente invention. Ainsi, le circuit électronique 21 peut commander l'ouverture du contact relais 19 non pas à partir de la température mesurée normale de fonctionnement du catalyseur comme décrit ci-dessus, mais à partir de la mesure de la température du liquide de refroidissement également représentative de la température normale de fonctionnement d'un moteur. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour le démarrage d'un moteur à combustion interne (1) fonctionnant avec un carburant liquide, tel que de l'essence, en particulier un moteur de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (13, 23, 30) permettant l'injection d'un carburant gazeux, tel que du gaz naturel, dans chaque conduit d'admission (3) d'un cylindre du moteur (1) dès le démarrage du moteur (1) et pendant une phase de fonctionnement à froid de celui-ci et l'injection du carburant liquide dans le conduit d'admission (3) se substituant au carburant gazeux à partir d'une température normale déterminée de fonctionnement du moteur (1). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'injection précités comprennent une électrovanne (13) commandée de façon à autoriser le passage de carburant gazeux, provenant d'une source de carburant gazeux (14), dès la fermeture du contact (12) de mise en service du démarreur (9) du moteur (1) et un régulateur de débit (23) en série avec l'électrovanne (13) et commandé par la dépression créée dans chaque conduit d'admission (3) dès la mise en service du démarreur (9) pour introduire du carburant gazeux dans les conduits d'admission (3) par l'intermédiaire respectivement de tubes d'injection (29) raccordés aux conduits d'admission (3). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens d'injection comprennent également un distributeur de carburant liquide (30) relié entre le réservoir de carburant (8) du véhicule et les injecteurs (7) de carburant liquide dans les conduits d'admission (3) et commandé par la pression du débit de carburant gazeux en sortie du régulateur de débit de carburant gazeux (23) pour interrompre le débit de carburant vers les injecteurs (7) pendant la phase de fonctionnement à froid du moteur (1). 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit électronique (21) recevant un signal électrique représentatif de la température normale de fonctionnement du moteur (1) pour commander l'électrovanne (13) de façon à interrompre le passage de carburant gazeux vers les conduits d'admission (3) et amener le distributeur de carburant d'alimentation (30) en position d'alimentation des injecteurs de liquide (7). 5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu'il comprend une pompe d'alimentation en carburant (34) reliée en série avec le distributeur de carburant (30) par l'intermédiaire d'un régulateur de pression (35), tel que clapet de sécurité, s'ouvrant à une valeur de pression déterminée lorsque le distributeur (30) occupe sa position d'interruption du carburant vers les injecteurs (7) pour permettre le retour du carburant vers le réservoir (8) du véhicule. 6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il comprend une sonde (22) de mesure de la température du catalyseur du pot catalytique d'échappement (6) du véhicule fournissant au circuit électronique (21) un signal représentatif de la température de fonctionnement du moteur (1) et en ce que le circuit électronique (21) commande un relais (20) d'ouverture d'un contact (19) d'alimentation électrique de la bobine de commande (18) de l'électrovanne (13) lorsque la température du catalyseur mesurée par la sonde (22) atteint une valeur normale de fonctionnement de celui-ci. 7. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu'un détendeur (15) est disposé entre l'électrovanne (13) et la source d'alimentation en carburant gazeux (14). 8. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que la source d'alimentation en carburant gazeux (14) est constituée par une bouteille ou cartouche interchangeable. 9. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un dispositif de démarrage du moteur du véhicule conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 8.