Brevet FR2873752A1 — publié le 20060203

DISPOSITIF DE DOUBLE ALIMENTATION CARBURANT POUR MOTEUR DIESEL L'invention concerne un dispositif d'alimentation des moteurs diesel en 5 fuel domestique. Une telle alimentation est utilisée par exemple pour les grues automotrices, les pompes à béton automotrices, les camions bétonnières (toupies à béton), les camions-nacelles, les véhicules citernes hydrocureurs. En FRANCE, l'arrêté ministériel du 29 avril 1970 (Journal Officiel Lois et Décrets du 10 mai 1970, page 4419) a fixé des conditions d'emploi du fuel pour bénéficier du régime fiscal privilégié institué par l'article 265 du code des douanes en matière de taxe intérieure de consommation. Selon l'article 1 de cet arrêté, des véhicules spéciaux, tels que malaxeurs à béton, comportant un moteur unique assurant alternativement la propulsion du véhicule et le fonctionnement des appareils qui y sont montés, peuvent utiliser du fuel pour ces appareils, sous réserve de la présence d'un double réservoir de carburant et d'un dispositif de sélection automatique empêchant, lors de la propulsion du véhicule, l'alimentation du moteur unique à partir du réservoir de fuel. Le fuel domestique, beaucoup plus faiblement taxé que le gasoil, en FRANCE, doit contenir un colorant rouge écarlate tel que l'azobétanaphtol et un agent traceur dénommé Solvent Yellow 124, ces dispositions réglementaires facilitant la détection d'usages prohibés de fuel domestique. On connaît déjà, dans l'art antérieur, différentes conceptions de systèmes double alimentation en combustible pour moteur diesel. Le document FR-2.220.679 décrit une installation de contrôle de l'alimentation d'une pompe à injection d'un moteur diesel, sélectivement à partir d'un réservoir de gasoil ou d'un réservoir de fuel. Cette installation comprend deux électrovannes trois voies contrôlées par la commande manuelle de l'embrayage du moteur, la première directement et la seconde par l'intermédiaire d'un relais temporisé. 2873752 2 Le fonctionnement de cette installation antérieure est le suivant. Lorsque le moteur de la pompe à béton est accouplé à cette pompe à béton, le levier d'embrayage est dans une position référencée 2C et le fuel contenu dans un réservoir passe dans l'électrovanne trois voies d'amenée pour alimenter la pompe à injection du moteur. La sortie de la pompe à injection est reliée à l'électrovanne trois voies de retour, elle même reliée aux deux réservoirs de carburant. Lorsque le moteur de la pompe à béton est accouplé aux roues du véhicule, le levier d'embrayage est dans une position référencée 2R et le gasoil est pompé de son réservoir pour passer dans l'électrovanne d'amenée, la pompe à injection et l'électrovanne de retour. Le dispositif décrit dans le document FR-2.220.679 présente de nombreux inconvénients. En particulier, les deux carburants empruntent des circuits identiques (tuyauteries et électrovannes) et une pompe unique d'alimentation du moteur fonctionne en continu. Ce dispositif nécessite de ce fait de modifier le montage du moteur du constructeur, avec des risques en termes de garantie, de sécurité, notamment vis à vis des surpressions et échauffements de carburants. Le document FR-2.296.766 décrit un dispositif de sélection automatique du carburant pour moteur diesel. Ce dispositif est particulièrement complexe et comprend pas moins de cinq distributeurs pneumatiques. Un seule pompe d'injection alimente le moteur en gasoil et fuel, ce qui nécessite de modifier le montage du moteur du constructeur, avec des risques en termes de garantie, de sécurité, notamment vis à vis des surpressions et échauffements de carburants. Le document FR-2.474.590 décrit succinctement un dispositif de relevage des quantités de carburant utilisées au moment du remplissage des deux réservoirs gasoil et fuel domestique. Une électrovanne de changement de carburant est reliée aux deux réservoirs et envoi le carburant sélectionné vers la pompe de gavage du moteur. Le retour des injecteurs est renvoyé dans le réservoir de fuel domestique et le retour de la pompe d'injection est mené en amont de la pompe de gavage. 2873752 3 On peut se reporter également aux documents FR-2.483.525, FR-2. 510.660, FR-2.797.470, US-4.620.568. La plupart des systèmes connus antérieurement pour l'alimentation des moteurs diesel en fuel domestique avec retour ne sont pas complètement indépendants du circuit gasoil d'origine, ce qui peut engendrer des surpression, surchauffe du carburant et détériorer le système d'injection et les filtres, tout en modifiant les réglages constructeurs, de sorte que les constructeurs suspendent leur garantie dès qu'une anomalie survient. Les systèmes connus antérieurement ne sont pas, par ailleurs, compatibles avec les techniques modernes d'injection à rampe commune. La gestion de l'alimentation des moteurs diesel est complexe. Pour assurer une bonne préparation du mélange carburant/air, le carburant doit être injecté dans la chambre de combustion à une pression oscillant entre 350 et 2000 bars. Pour un compromis entre faible consommation et respect des valeurs limites d'émission (gaz d'échappement et bruit), le début d'injection doit être précis à plus ou moins un degré d'angle vilebrequin près. Les systèmes d'injection à accumulateur dits common rail permettent de générer la pression d'injection indépendamment du régime et de la charge. La pression d'injection est générée par une pompe haute pression séparée qui n'a pas à fonctionner en synchronisme avec les injections. Les injecteurs sont à commande électronique. Dans ce système common rail , la dispersion entre les cylindres doit être faible et le système d'injection est constitué de composants de très haute précision. Le processus d'injection est initié par un calculateur électronique qui transmet au bon moment une impulsion de pilotage à l'électrovanne de l'injecteur. Le niveau de pression dépasse fréquemment 1400 bars. La complexité des systèmes d'injection diesel de type common rail ne permet pas l'utilisation de dispositif de double alimentation en carburant connu dans l'art antérieur. L'invention vise notamment à pallier les inconvénients mentionnés des dispositifs double alimentation pour moteurs diesel connus antérieurement. 2873752 4 L'invention vise en particulier à fournir un dispositif bicarburant qui soit complètement autonome et anti-fraude, ce dispositif étant compatible avec les pressions et débits d'alimentation des moteurs diesel modernes (de l'ordre de 1200 litres par heure à 25 bars, et 1600 bars à injection), et ce sans modifier les performances de ces moteurs, ni augmenter les niveaux de pollution et la température des circuits d'alimentation. A ces fins, l'invention se rapporte, selon un premier aspect, à un dispositif d'alimentation d'un moteur common rail en fuel domestique ou en gasoil, à partir de réservoirs de fuel et gasoil distincts, le circuit d'alimentation en fuel domestique étant complètement indépendant du circuit gasoil, caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison, une électrovalve trois voies de sélection de carburant, une électrovalve trois voies de retour de carburant, le carburant sélectionné par l'actionnement de l'électrovalve de sélection de carburant arrivant directement à la pompe d'alimentation de la pompe d'injection haute pression du moteur, l'électrovalve de retour étant reliée à la sortie des injecteurs et de la rampe d'injection commune. Le dispositif d'alimentation présente les caractères suivants, éventuellement combinés: il comprend un circuit de filtration de carburant, connecté à la pompe d'alimentation de la pompe d'injection haute pression, ce circuit comprenant une électrovalve trois voies, un filtre gasoil, un filtre fuel et deux clapets anti-retour; le circuit d'amenée du fuel comprend un clapet anti-retour en amont de l'électrovalve de sélection de carburant; le circuit d'amenée du gasoil comprend un clapet anti-retour en amont de l'électrovalve de sélection du carburant; l'électrovalve de retour placée sur le circuit commun de retour carburant permet, par sa commande temporisée, le rinçage de la pompe d'injection haute pression dès la remise en marche du moteur au gasoil; 2873752 5 son fonctionnement est enclenché automatiquement dès lors que des pressostats posés sur le circuit de frein de parc, boite de vitesse et prise de force sont enclenchés; un voyant s'allume au tableau de bord du véhicule lorsque le moteur est alimenté en fuel, un godet transparent étant en outre intégré dans le circuit de retour de fuel, en aval de l'électrovalve de retour, de sorte à contrôler visuellement le type de carburant utilisé. D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante de modes de réalisation, description qui va être effectuée en se référant au dessin unique annexé qui est un schéma de principe d'un dispositif selon un mode de réalisation particulier de l'invention. Sur cette figure sont schématisés les réservoirs de fuel domestique 1 et gasoil 2. Un premier conduit 3 amène le fuel contenu dans le réservoir 1 vers une première électrovalve trois voies 4, de sélection d'alimentation. Un premier clapet anti-retour 5 est placé sur le premier conduit 3 entre le réservoir 1 et la première électrovalve 4. Un deuxième conduit 6 amène le gasoil contenu dans le réservoir 2 jusque vers la première électrovalve de sélection d'alimentation 4. Un deuxième clapet anti-retour 7 est placé sur ce deuxième conduit 6, entre le réservoir 2 et la première électrovalve 4. Un troisième conduit 8 relie la première électrovalve de sélection d'alimentation 4 à la pompe d'alimentation de la pompe d'injection haute pression 9 du moteur diesel type common rail . Cette pompe d'injection haute pression 9 envoie le carburant vers la rampe commune d'injection 10 via un quatrième conduit 11. Cette rampe d'injection 10 alimente les injecteurs haute pression 12. Le dispositif comprend un circuit de filtration connecté à la pompe d'alimentation de la pompe d'injection haute pression 9. Dans ce circuit de filtration, un cinquième conduit 13 amène le carburant vers une deuxième électrovalve de séparation et filtration 14, cette deuxième 2873752 6 électrovalve trois voies 14 étant reliée à un filtre gasoil 15 et un filtre fuel 16. Les deux filtres 15, 16 sont reliés à la pompe d'alimentation de la pompe d'injection haute pression, pour le retour après filtration, via un sixième et un septième conduit 17, 18, chacun de ces conduits 17, 18 comportant un clapet anti-retour 19, 20. Le circuit de retour du carburant est le suivant. Un conduit principal de retour 21 relie la sortie de rampe commune 10 et les injecteurs 12 respectivement à la pompe d'injection haute pression 9 et à la troisième électrovalve trois voies, de gestion des retours 22. Cette troisième électrovalve 22 envoie le carburant vers respectivement le réservoir de fuel 1 et le réservoir de gasoil 2, un godet transparent 23 étant placé sur le conduit 24 reliant cette troisième électrovalve 22 au réservoir de fuel 1. Ce godet transparent 23 permet le contrôle douanier, le fuel domestique 15 contenant un colorant rouge écarlate tel qu'azobétanaphtol, ainsi qu'un agent traceur dénommé Solvent Yellow 124. Le dispositif qui vient d'être décrit présente de nombreux avantages. La pompe d'alimentation en fuel domestique peut être de même capacité que celle du constructeur moteur ou, pour les très gros débits, la pompe d'origine. Le dispositif fonctionne avec les retours de carburant, contrairement à la plupart des appareils existant actuellement sur le marché, un moteur Euro restant donc Euro. La mise en fonction du dispositif s'effectue de la manière suivante: une touche installée sur le tableau de bord commande l'activation des électrovannes, la pompe d'alimentation aspirant le fuel domestique au lieu du gasoil et l'acheminant dans le filtre correspondant. L'électrovanne de retour 22 activée également assure l'acheminement du trop plein vers le réservoir de fuel 1. Si l'alimentation en fuel est effectuée par une pompe supplémentaire électrique ou autre, cette pompe se met en marche et envoie le fuel 2873752 7 domestique vers son filtre, l'électrovanne déviant simultanément le gasoil vers son réservoir, l'électrovanne de retour 22 étant temporisée et restant ouverte le temps nécessaire pour le rinçage de la rampe d'injection 10 ou de la pompe d'injection 9, ce rinçage étant rapide, de l'ordre de 15 à 30 secondes pour la plupart des moteurs de camion du commerce. Dans une réalisation, le rinçage est automatique et commandé par le boîtier électronique du dispositif, boîtier relié au contrôlographe. Le retour à l'alimentation du moteur au gasoil s'effectue automatiquement dès que le véhicule reprend la route, sans manipulation particulière du conducteur, une vitesse lente de l'ordre de 10 kilomètres par heure restant possible avec un fonctionnement au fuel. Un boîtier électronique est paramétré, dans une réalisation avantageuse, une fois pour toutes au montage sur le véhicule, pour la gestion automatique de toutes les fonctions du dispositif double alimentation, y compris son arrêt. Ce boîtier électronique est relié au contrôlographe qui lui envoie une information sur la vitesse du véhicule. Ainsi, dès que la vitesse dépasse un seuil dit de vitesse lente (10 km par heure par exemple) le dispositif double alimentation commande automatiquement le retour en alimentation par gasoil du moteur du véhicule. Ce montage permet d'éviter la fraude consistant dans l'emploi du fuel domestique pour l'alimentation du véhicule en trajet routier. Quand le moteur du véhicule fonctionne au fuel, il est possible de relâcher le frein de parking pour un entraînement à vitesse lente. 8 REVENDICATIONS 1. Dispositif d'alimentation d'un moteur common rail en fuel domestique ou en gasoil, à partir de réservoirs de fuel et gasoil distincts, le circuit d'alimentation en fuel domestique étant complètement indépendant du circuit gasoil, caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison, une électrovalve trois voies (4) de sélection de carburant, une électrovalve trois voies (22) de retour de carburant, le carburant sélectionné par l'actionnement de l'électrovalve de sélection de carburant (4) arrivant directement à la pompe d'alimentation de la pompe d'injection haute pression (9) du moteur, l'électrovalve de retour (22) étant reliée à la sortie des injecteurs (12) et de la rampe d'injection commune (10). 2. Dispositif d'alimentation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de filtration de carburant, connecté à la pompe d'alimentation de la pompe d'injection haute pression (9), ce circuit comprenant une électrovalve trois voies (14), un filtre gasoil (15), un filtre fuel (16) et deux clapets anti-retour (18, 19). 3. Dispositif d'alimentation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le circuit d'amenée du fuel comprend un clapet anti-retour (5) en amont de l'électrovalve de sélection de carburant (4). 4. Dispositif d'alimentation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, 25 caractérisé en ce que le circuit d'amenée du gasoil comprend un clapet antiretour (7) en amont de l'électrovalve de sélection du carburant (4). 5. Dispositif d'alimentation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'électrovalve de retour (22) placée sur le 30 circuit commun de retour carburant permet, par sa commande temporisée, le 2873752 9 rinçage de la pompe d'injection haute pression (9) dès la remise en marche du moteur au gasoil. 6. Dispositif d'alimentation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que son fonctionnement est enclenché automatiquement dès lors que des pressostats posés sur le circuit de frein de parc, boite de vitesse et prise de force sont enclenchés. 7. Dispositif d'alimentation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un voyant s'allume au tableau de bord du véhicule lorsque le moteur est alimenté en fuel, un godet transparent (23) étant en outre intégré dans le circuit de retour de fuel, en aval de l'électrovalve de retour (22), de sorte à contrôler visuellement le type de carburant utilisé.