Brevet FR2761413A1 — publié le 19981002

La présente invention est relative à l'amélioration de la combustion de certains combustibles comme les hydrocarbures. Plus précisément, l'invention concerne l'amélioration de la combustion des hydrocarbures ou autres combustibles analogues, notamment dans des appareils tels que les moteurs à combustion interne ou les brûleurs de chauffage, en vue notamment de les rendre moins polluants, tant par la diminution de la consommation que par l'amélioration intrinsèque de la combustion. Dans le brevet US 2 064 561, on a déjà proposé d'adjoindre à un moteur à combustion interne un dispositif de vaporisation d'une substance chimique solide qui après vaporisation est mélangée à l'air comburant pour être brûlée avec le carburant habituel qui est par exemple l'essence ou le diesel. La substance chimique utilisée est le naphtalène qui a une incidence favorable sur le fonctionnement d'un moteur à combustion interne ce qui est connu depuis longtemps par les spécialistes. Dans le cas du document précité, le naphtalène est placé sous forme de boulettes solides dans un récipient dont l'entrée est en communication avec l'air libre et dont la sortie aboutit dans le carburateur du moteur à combustion interne. Ainsi, l'air aspiré par le moteur, balaye le naphtalène qui en se vaporisant se mélange à l'air avant que celui-ci n'entre dans les cylindres pour assurer la combustion du mélange composé de l'air chargé de naphtalène et du carburant. Le récipient a une forme spécialement conçue pour favoriser la vaporisation du naphtalène, puis son mélange avec l'air comburant. Ce mélange air-naphtalène peut en outre être réchauffé grâce au fait que le tuyau d'évacuation des gaz brûlés dans le moteur traverse le récipient en amont de la sortie de celui-ci. Le dispositif d'amélioration de combustion décrit dans ce brevet antérieur présente plusieurs inconvénients. Tout d'abord, le récipient doit être adjoint spécialement au moteur à combustion interne et présente donc un surcoût important greffant le prix de revient du moteur. En outre, le remplissage en naphtalène du récipient est difficilement envisageable pour un profane de sorte qu'il doit s'adresser à un garagiste pour effectuer ce remplissage. Enfin, de par sa conception, le récipient ne permet pas de balayer efficacement les boulettes de naphtalène et, comme l'écoulement de l'air suit un parcours sinueux, il oppose une résistance importante à cet écoulement sur sont trajet vers le collecteur d'admission du moteur. L'invention a pour but de remédier aux inconvénients du dispositif antérieur décrit dans le brevet précité. L'invention a donc pour objet un dispositif pour améliorer la combustion dans un appareil assurant la combustion d'un carburant à l'aide d'un comburant gazeux et comportant une arrivée de carburant et une arrivée de comburant, ledit dispositif comprenant des moyens pour maintenir du naphtalène sous forme solide dans ladite arrivée de comburant gazeux afin de le charger de vapeurs de naphtalène pendant qu'il circule vers ledit appareil, ce dispositif étant caractérisé en ce que lesdits moyens pour maintenir le naphtalène dans le courant de comburant gazeux comprennent au moins une cartouche remplie de naphtalène et munie d'ouvertures contraignant au moins une partie du gaz comburant à la traverser directement selon une direction qui coincide avec la direction d'écoulement du gaz comburant vers ledit appareil. Du fait que le dispositif selon l'invention définit dans l'arrivée du comburant gazeux un trajet direct pour son écoulement, il n'oppose qu'une très faible résistance à cet écoulement vers le lieu de la combustion et il peut donc être appliqué avec profit et efficacité pour améliorer la combustion en particulier d'hydrocarbures dans les moteurs à combustion interne et dans les brûleurs de chauffage central, bien que l'invention ne soit pas limitée à ces deux applications particulières. Suivant une autre caractéristique de l'invention, ladite cartouche comprend un support, de préférence amovible, dans ladite arrivée de comburant gazeux. Cette caractéristique permet d'obtenir un rechargement commode du dispositif. Suivant une autre caractéristique de l'invention, ledit support se présente sous la forme d'un grillage sur lequel sont fixées lesdites cartouches et qui est monté dans ladite arrivée de comburant. Suivant une autre caractéristique de l'invention, chaque cartouche se présente sous la forme d'un tube percé d'ouvertures et rempli de boulettes de naphtalène. Dans ce cas, le diamètre intérieur du tube est avantageusement légèrement supérieur au diamètre des boulettes de naphtalène. Suivant une autre caractéristique de l'invention, lesdites ouvertures sont disposées en deux rangées diamétralement opposées selon la direction du courant de comburant gazeux et les ouvertures respectives des rangées sont alignées par paires. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la quantité de naphtalène chargée dans le dispositif est déterminée de telle façon que le gaz comburant en soit chargé à raison d'une valeur ne dépassant pas 5 mgs par litre de gaz comburant traversant le dispositif pendant le fonctionnement dudit appareil. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, ladite cartouche est placée dans un filtre de comburant disposé dans l'arrivée de comburant dudit appareil. Cette caractéristique s'avère particulièrement avantageuse dans le cadre d'un moteur à combustion interne pour véhicule automobile, car le dispositif de l'invention peut alors faire son office en étant placé dans le filtre à air existant du moteur. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le filtre étant de forme générale cylindrique définissant un axe de symétrie de révolution, il comprend une pluralité de tubes répartis régulièrement autour dudit axe. Suivant encore une autre caractéristique de l'invention, une substance odoriférante est mélangée au naphtalène. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un filtre à air pour un moteur à combustion interne, filtre dans lequel est incorporé un dispositif selon l'invention; - la figure 2 est une vue en plan du filtre de la figure 1, son couvercle étant ôté; - la figure 3 est une vue schématique en plan d'un brûleur de fioul, notamment pour chauffage central équipé d'un dispositif selon l'invention. Dans le mode de réalisation de l'invention représenté aux figures 1 et 2, le dispositif d'amélioration de la combustion est utilisée dans un filtre de comburant gazeux 1 d'un moteur à combustion interne. Ce dernier est représenté symboliquement par le rectangle 2. Il reçoit du carburant sur une arrivée de carburant 3 en provenance d'un réservoir de carburant 4. Le moteur à combustion interne peut être de tout type connu et équipé de tout type connu de système de carburation en utilisant un combustible composé d'hydrocarbures. Par exemple, tous les moteurs à essence ou à diesel actuellement disponibles sur le marché peuvent être équipés d'un dispositif selon l'invention. Le filtre 1 est connecté dans une arrivée de gaz comburant 5, le comburant étant de l'air dans la plupart des cas d'application. Le filtre 1 présente un carter de filtre 6, ici de forme générale cylindrique d'axe X-X, cette forme n'étant nullement limitative. Le carter 5 est fermé par un couvercle 7 tenu par exemple par clipsage sur le bord supérieur du carter 5. Dans le carter 5 est logé l'élément de filtrage habituel 8 qui peut être de tout type approprié, une mousse de matière plastique étant un matériau usuel. Cet élément se présente sous la forme d'un cylindre centré sur l'axe X-X. Le dispositif 9 d'amélioration de la combustion (en l'occurrence de la carburation du moteur à combustion interne 2) comprend un support 10 également de forme générale cylindrique et, dans l'exemple, d'un diamètre inférieur au diamètre le plus petit de l'élément filtrant 8. Ce support 10 est donc placé à l'intérieur de cet élément filtrant, bien qu'une disposition inverse puisse également être envisagée. Le support 10 est réalisé de préférence à partir d'un grillage à mailles relativement fines pour lui donner la rigidité nécessaire tout en évitant une perte de charge trop importante pour le gaz comburant qui le traverse. Le dispositif d'amélioration de la combustion 9 comprend également au moins une cartouche ou tube diffuseur 11 de section circulaire et fixé sur le support 9, son axe étant parallèle à l'axe X-X du filtre 1. Dans l'exemple, le dispositif 9 comprend quatre de ces tubes diffuseurs 11 répartis régulièrement autour de l'axe X-X. Chacun d'eux est rempli d'un certain nombre de boulettes de naphtalène 12 dont le diamètre est légèrement inférieur au diamètre intérieur des tubes 11. Chaque tube est percé d'au moins deux rangées d'ouvertures 13 alignées sur la direction d'écoulement du courant de comburant gazeux traversant le filtre 1 pendant le fonctionnement du moteur 2. De préférence, les ouvertures 13 sont alignées par paires transversalement à l'axe de chaque tube, les paires étant régulièrement réparties selon la longueur de ce dernier. Le courant de comburant gazeux indiqué par les flèches sur la figure 1 pénètre dans le filtre 1 à travers une tubulure d'entrée 14 faisant partie de l'arrivée de comburant gazeux 5 et communiquant avec l'atmosphère. Son axe Y-Y est orienté radialement par rapport à l'axe de symétrie X-X du filtre 1. Le courant gazeux quitte le filtre 1 à travers une tubulure de sortie 15 faisant également partie de l'arrivée de comburant 5 et située à la base du filtre pour communiquer avec la tubulure d'admission (non représentée) du moteur 2. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 1 et 2, le dispositif 9 est supposé être amovible de façon à en faciliter le rechargement après consommation du naphtalène. A cet effet, il est simplement posé dans le carter 6 et maintenu serré axialement par le couvercle 7 lorsque celui-ci est clipsé sur le carter. Toutefois, selon une variante, on peut également prévoir une fixation à demeure du dispositif d'amélioration dans le carter 6. Au cours du fonctionnement du moteur à combustion interne 2, le courant de comburant gazeux aspiré à travers l'arrivée 5 traverse partiellement les tubes diffuseurs 11 tout en n'étant pas dévié de son trajet normal. Il balaye ainsi les boulettes de naphtalène 12 ne rencontrant que très peu de résistance à l'écoulement supplémentaire due aux tubes. Le naphtalène se vaporise en chargeant le courant de comburant gazeux d'une certaine quantité d'additif. Le dimensionnement des tubes diffuseurs 11 est choisi de telle manière que le gaz comburant soit chargé en naphtalène vaporisé à raison d'une quantité ne dépassant pas 5 mgs par litre de gaz comburant traversant le dispositif 9 pendant le fonctionnement du moteur 2. De préférence, les boulettes de naphtalène 12 contiennent une certaine proportion d'une substance odoriférante capable de masquer et/ou de neutraliser au moins partiellement l'odeur du naphtalène, la proportion pouvant aller de 1 à 3% en poids, par exemple et étant de préférence d'environ 1,2%. Le dispositif 9 d'amélioration de la combustion décrit ci-dessus peut être utilisé sur tout moteur à combustion interne équipant toutes sortes de véhicules ou appareils (véhicules automobiles de tourisme, poids-lourds, tracteurs agricoles, machines de terrassement et autres travaux publiques, tondeuses à gazon, tronçonneuses etc.) I1 s'avère qu'il permet de réduire la consommation de carburant, de diminuer le dépôt de calamine et de prolonger la longévité des composants des appareils. La figure 3 représente un autre exemple d'application de l'invention à un brûleur de chauffage central. La chambre de combustion 20 d'une chaudière est équipée d'une unité 21 formant brûleur comprenant une arrivée 22 de carburant, du fioul par exemple, et une arrivée 23 de comburant gazeux, ici également de l'air. L'arrivée de gaz comburant 23 comprend un dispositif de réglage de débit 24 constituant son entrée. Ce dispositif de réglage n'est pas représenté en détail; on notera qu'il peut être formé de façon connue par deux disques dont l'un est rotatif et qui sont équipés tous deux d'ouvertures pouvant plus ou moins coïncider les unes avec les autres en fonction de la position relative des disques pour laisser passer une quantité dosée d'air comburant. En aval de ce dispositif de réglage 24 est placé un dispositif d'amélioration 25 selon l'invention, formé par un support 26 sur lequel sont fixés plusieurs cartouches ou tubes diffuseurs 27 remplis de boulettes de naphtalène 28. Le support 26 peut être un grillage et les tubes diffuseurs 27 sont percés d'ouvertures 29, le tout étant agencé d'une façon analogue à celle décrite à propos des figures 1 et 2, à l'exception naturellement de la forme générale du dispositif 25 qui est plat plutôt que d'être cylindrique. Cependant, cette forme générale dépend de la construction de l'unité de brûleur particulière, la figure 3 n'en montrant qu'un simple exemple afin d'illustrer cette application de l'invention. En amont du dispositif 25, le gaz comburant est guidé par des déflecteurs 30 et l'arrivée 23 aboutit ensuite à travers une chambre d'écoulement 31 à une chambre de mélange 32 dans laquelle est pulvérisé le carburant provenant de l'arrivée 22 avant de s'enflammer à la sortie de l'unité de brûleur. On notera que dans ce mode de réalisation de l'invention, le courant de comburant gazeux sur son trajet vers la chambre de mélange 32 se charge de vapeurs de naphtalène en traversant les tubes diffuseurs 27. REVENDICATIONS 1.- Dispositif (9; 25) pour améliorer la combustion dans un appareil (2; 20, 21) assurant la combustion d'un carburant à l'aide d'un comburant gazeux et comportant une arrivée de combustible (3; 22) et une arrivée de comburant (5; 23), ledit dispositif comprenant des moyens pour maintenir du naphtalène sous forme solide dans ladite arrivée de comburant gazeux (5; 23) afin de le charger de vapeurs de naphtalène pendant qu'il circule vers ledit appareil (2; 20, 21), ce dispositif étant caractérisé en ce que lesdits moyens pour maintenir le naphtalène dans le courant de comburant gazeux comprennent au moins une cartouche (11; 28) remplie de naphtalène et munie d'ouvertures (13; 29) contraignant au moins une partie du gaz comburant à la traverser directement selon une direction qui coïncide avec la direction d'écoulement du gaz comburant vers ledit appareil (2; 20, 21). 2.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite cartouche (11; 27) est montée sur un support (10; 26), de préférence amovible, disposé dans ladite arrivée de comburant gazeux (5; 23). 3.- Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ledit support (11, 27) se présente sous la forme d'un grillage sur lequel sont fixées lesdites cartouches (11, 27) et qui est monté dans ladite arrivée de comburant (5; 23). 4.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque cartouche (11; 27) se présente sous la forme d'un tube percé d'ouvertures (13; 29) et rempli de boulettes de naphtalène (12; 28). 5.- Dispositif suivant la revendication 4 caractérisé en ce que lesdites ouvertures (13; 29) sont disposées en deux rangées diamétralement opposées selon la direction du courant de comburant gazeux et en ce que les ouvertures respectives des rangées sont alignées par paires. 6.- Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le diamètre intérieur du tube (11; 27) est avantageusement légèrement supérieur au diamètre des boulettes de naphtalène (12; 28). 7.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la quantité de naphtalène chargée dans le dispositif (9; 25) est déterminée de telle façon que le gaz comburant en soit chargé à raison d'une valeur ne dépassant pas 5 mgs par litre de gaz comburant traversant le dispositif pendant le fonctionnement dudit appareil (2; 20, 21). 8.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite cartouche (11) est placée dans un filtre de comburant (1) disposé dans l'arrivée de comburant (5) dudit appareil (2). 9.- Dispositif suivant la revendication 8 lorsqu'elle dépend de l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le filtre (1) étant de forme générale cylindrique définissant un axe de symétrie de révolution (X X), il comprend une pluralité de tubes (11) répartis régulièrement autour dudit axe (X-X). 10.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que une substance odoriférante est mélangée au naphtalène.