Brevet FR2904373A1 — publié le 20080201

La présente invention concerne un procédé d'alimentation d'un moteur thermique et un dispositif d'alimentation correspondant utilisable par exemple pour mou-voir un véhicule automobile. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION L'alimentation d'un moteur thermique consiste principalement à introduire dans une chambre de combustion un flux d'air d'admission et un carburant liquide vaporisé. Le mélange du flux d'air et du carburant est réalisé dans la chambre de combustion ou en amont de celle-ci dans le circuit d'admission du moteur thermique. Avec certains carburants, comme les mélanges essence - éthanol, ayant une volatilité inférieure à celle des essences classiquement utilisées', le carburant ne se vaporise pas suffisamment lorsque la température ambiante est inférieure à 5 C environ (cette température limite peut varier entre -:30 C et +15 c selon le taux d'alcool). Il en résulte des difficultés, si ce n'est une impossibilité, de démarrage du moteur thermique, et une combustion imparfaite tant que le moteur n'est pas suffisamment chaud. Pour les moteurs thermiques fonctionnant avec ce type de mélange, il est généralement prévu un réservoir additionnel contenant un carburant de plus forte volati- lité pour alimenter le moteur thermique au démarrage de celui-ci à basse température. Ce carburant de plus forte volatilité est par exemple de l'essence. Une double alimentation de ce type est cependant complexe, lourde et encombrante et s'avère en outre coûteuse. De plus, l'uti- lisateur du véhicule doit procéder périodiquement au rem-plissage du réservoir additionnel au risque de ne pouvoir démarrer le moteur thermique. OBJET DE L'INVENTION Il serait donc intéressant de disposer d'un moyen permettant de faciliter le démarrage des moteurs thermi2904373 2 ques en conditions froides avec des carburants peu volatiles. RESUME DE L'INVENTION A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un 5 procédé d'alimentation d'un moteur thermique, comportant l'étape de réaliser un mélange de combustion à partir d'un flux d'air d'admission et d'un carburant comportant une essence et un composant liquide de plus faible volatilité, le procédé d'alimentation comprenant l'étape préalable de chauffer l'air d'admission. Le carburant est de la sorte réchauffé par le flux d'air lorsqu'il est mélangé à celui-ci. Ce procédé permet de se passer du réservoir additionnel simplifiant ainsi le circuit d'alimentation en carburant du moteur et 15 réduisant le temps nécessaire aux opérations de maintenance. L'invention a également pour objet un dispositif d'alimentation comportant un circuit d'admission d'air auquel est raccordé un organe d'amenée d'un carburant li- 20 quide comportant une essence et un composant liquide de plus faible volatilité, un organe de chauffage étant dis-posé dans le circuit d'admission d'air en amont de l'organe d'amenée du carburant. Le démarrage d'un moteur thermique comportant un 25 tel dispositif, par des températures relativement basses, est facilité. En outre, ce moteur thermique a une structure relativement simple. De préférence, le circuit d'admission comporte un conduit et un organe d'obturation monté dans le conduit 30 pour être mobile entre une position d'ouverture du conduit et une position d'obturation du conduit. L'organe de chauffage est disposé dans un canal dérivé ayant des extrémités débouchant dans le conduit. En mode de fonctionnement normal, l'essentiel du 35 flux d'air d'admission passe dans le conduit principal de 2904373 3 sorte que l'organe de chauffage qui s'étend dans le canal dérivé n'occasionne pas de perte de charge. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui 5 suit d'un mode de mise en oeuvre particulier non limitatif de l'invention. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : 10 - la figure 2 est une vue schématique partielle d'un moteur thermique équipé d'un dispositif d'alimentation conforme à l'invention, le papillon étant en position d'obturation ; - les figures 2 et 3 sont des vues analogues à la 15 figure 1, le papillon étant respectivement en position de dérivation et en position d'ouverture totale, - la figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 1 illustrant une variante de réalisation. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION 20 L'invention est ici décrite en application à un moteur thermique, plus précisément un moteur thermique à combustion interne, fonctionnant au moyen d'un carburant constitué d'un mélange d'essence et d'éthanol avec une forte concentration d'éthanol. Le procédé de l'invention 25 est cependant applicable à des moteurs fonctionnant avec d'autres carburants du même type d'origine pétrolière ou biologique associant de l'essence à un composant liquide de plus faible volatilité. Le moteur thermique généralement désigné en 50, 30 schématisé sur les figures, comprend un dispositif d'alimentation comportant un circuit d'admission, généralement désigné en 1. Le circuit d'admission 1 comprend un conduit principal 2 ayant une extrémité reliée à une prise d'air 35 extérieure 20 et une extrémité opposée débouchant dans 2904373 4 les chambres de combustion du moteur thermique (schématisées en 30 sur les figures). Un papillon 3 est monté de façon connue en elle-même dans le conduit principal 2 par un axe dont les ex- 5 trémités sont reçues à pivotement dans des paliers solidaires du conduit principal 2 de telle manière que le papillon 3 puisse pivoter entre une position d'obturation du conduit principal. 2 (représentée sur la figure 1) dans laquelle le papillon 3 est perpendiculaire à l'axe du 10 conduit principal 2 et empêche une circulation d'air dans le conduit et une position d'ouverture du conduit principal 2 (représentée sur la figure 3) dans laquelle le papillon 3 est parallèle à l'axe du conduit principal 2. Le papillon 3 est agencé et commandé 'de façon connue en 15 elle-même pour réguler le débit d'air dans le conduit principal 2. Un injecteur 4 de carburant débouche dans le conduit principal 2 en aval du papillon 3 par référence au sens d'écoulement du flux d'air en direction des cham- 20 bres de combustion (symbolisé par la flèche 100). L'injecteur 4, classique, fait partie d'un circuit de carburant, connu en lui-même, relié à un réservoir de carburant pour amener le carburant jusqu'au conduit principal 2. 25 Le circuit d'admission 1 comprend un canal dérivé 5 s'étendant parallèlement au conduit principal 2. Le canal dérivé 5 comporte une extrémité amont 6 et une extrémité aval 7 débouchant sur une surface latérale 8 du conduit principal 2 respectivement en amont et en aval 30 (par référence au sens d'écoulement 100) du papillon 3 dans une position intermédiaire entre la position d'obturation et la position d'ouverture. Cette position du papillon 3 est une position de dérivation dans laquelle le papillon 3 est légèrement incliné par rapport à sa posi- 35 tion d'obturation et a son bord périphérique au voisinage 2904373 5 d'un siège 12 formé d'un redan s'étendant en saillie dans le conduit. Les extrémités amont et aval 6, 7 débouchent de part et d'autre du siège 12 en des points du conduit principal 2 sensiblement équidistants des points de fixa- 5 tion de l'axe du papillon 3 au conduit 2. L'extrémité amont 6 a un axe 9 incliné par rapport à l'axe central 10 du conduit principal 2 en formant avec celuici un angle aigu au sommet orienté vers la prise d'air extérieure. Le papillon 3 dans sa position de 10 dérivation s'étend sensiblement parallèlement à l'axe 9 de l'extrémité amont 7 pour guider le flux d'air vers le canal dérivé 5. Le conduit principal 2 et le canal dérivé 5 sont par exemple en aluminium. 15 Un organe de chauffage 11, en l'occurrence des résistances, sont disposées dans le canal dérivé 2. L'organe de chauffage :Ll est dimensionné pour permettre une élévation de la température de l'air jusqu'à une température permettant la vaporisation du carburant. A titre 20 d'exemple, pour une température extérieure à -20 C, la puissance délivrée par l'organe de chauffage 11 est de l'ordre de 800 W. L'organe de chauffage 11 est régulé en température pour ne pas atteindre la température d'auto-inflammation ("flash point") du carburant ou de l'huile 25 moteur. Pour le démarrage du moteur, le papillon 3 est commandé dans sa position de dérivation, un flux d'air d'admission s'écoule vers les chambres de combustion en passant par le canal dérivé 5 de sorte que le flux d'air 30 est réchauffé lorsqu'il arrive au niveau de l'injecteur 4. L'air ainsi réchauffé réchauffe lui-même le carburant sortant de l'injecteur 4 et favorise la vaporisation du carburant. Tant que la phase de démarrage n'est pas ter-minée, voire tant que le moteur n'a pas atteint sa tempé- 35 rature minimale de fonctionnement nominal, le papillon 3 2904373 6 est commandé de manière à forcer le passage d'au moins une partie du flux d'air vers le canal dérivé 5 pour bénéficier du chauffage procuré par l'organe de chauffage 11. 5 Le canal dérivé 5 a une section inférieure à celle du conduit principal de sorte que lorsque la phase de démarrage est terminée et que le papillon 3 quitte définitivement sa position de dérivation vers sa position d'ouverture, le flux d'air s'écoule par le conduit prin- 10 cipal 2 sans que le canal dérivé 5 et l'organe de chauffage 11 n'en perturbent l'écoulement. L'alimentation de l'organe de chauffage 11 peut être coupée automatiquement à la fin du démarrage ou lorsque le moteur a atteint sa température de fonctionnement. 15 De préférence, il est prévu un détecteur de taux d'éthanol dans le carburant. Ce détecteur est par exemple disposé dans le réservoir de carburant. Le taux d'éthanol peut également être dérivé de l'information fournie par un détecteur de richesse, connu en lui-même, implanté sur 20 la culasse pour fournir des paramètres liés à la combustion. Il est alors possible de détecter un taux de composant liquide de plus faible volatilité dans le carburant et d'adapter le chauffage au taux détecté, par exemple au moyen d'un organe de régulation relié à l'organe de 25 chauffage 11. Plus le taux d'éthanol est important et plus l'organe de chauffage doit produire de chaleur. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'inven- 30 tion tel que défini par les revendications. En particulier, le canal dérivé peut s'étendre en amont ou en aval du papillon 3. En variante, comme représenté à la figure 4, le papillon 3 n'a que deux positions à savoir une position 35 d'obturation et une position d'ouverture. Le canal dérivé 2904373 7 5 a ses extrémités amont et aval 6 et 7 débouchant respectivement en amont et en aval du papillon 3 en position d'obturation. Un clapet indépendant 40 est monté en amont dans le canal dérivé 5 de l'organe de chauffage 11. 5 L'organe de chauffage peut être disposé directe-ment dans le conduit principal (il n'y a alors pas de canal dérivé) si les pertes de charge engendrées par l'organe de chauffage sont acceptables. L'organe de chauffage peut avoir une structure 10 différente de celle décrite et par exemple une structure en serpentin ou en. grille. L'organe de chauffage peut s'étendre autour du conduit principal ou du canal dérivé s'il est susceptible de fournir une puissance de chauffage suffisante pour réchauffer l'air qui y circule. 15 Le moteur thermique peut avoir une structure différente de celle décrite. L'organe d'obturation du circuit d'admission peut être différent d'un papillon et comporter par exemple un clapet coulissant. Il est possible de procéder à un préchauffage 20 avant l'opération de démarrage proprement dite pour s'affranchir du temps de réponse des éléments chauffants (déclenchement du chauffage au moment du déverrouillage des portes par exemple). Les valeurs chiffrées n'ont été données qu'à ti- 25 tre indicatif et peuvent être modifiées en fonction de l'architecture du moteur, sa cylindrée... REVENDICATIONS 1. Procédé d'alimentation d'un moteur thermique, comportant l'étape de réaliser un mélange de combustion à partir d'un flux d'air d'admission et d'un carburant comportant une essence et un composant liquide de plus faible volatilité, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape préalable de chauffer l'air d'admission. 2. Procédé selon la revendication 1, comprenant l'étape de détecter un taux de composant liquide de plus faible volatilité dans le carburant et l'étape d'adapter le chauffage au taux détecté. 3. Dispositif d'alimentation comportant un circuit d'admission d'air (1) auquel est raccordé un organe d'amenée (4) d'un carburant liquide comportant une essence et un composant liquide de plus faible volatilité, caractérisé en ce qu'un organe de chauffage (11) est dis-posé dans le circuit d'admission d'air en amont de l'organe d'amenée du carburant. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit d'admission (1) comporte un conduit principal (2) et un organe d'obturation (3) monté dans le conduit pour être mobile entre une position d'ouverture du conduit: et une position d'obturation du conduit, caractérisé en ce que l'organe de chauffage (11) est disposé dans un canal dérivé (5) ayant des extrémités amont et aval (6, 7) débouchant dans le conduit. 5. Dispositif selon la revendication 4, dans le-quel les extrémités amont et aval (6, 7) du canal dérivé 5 débouchent dans le conduit (1) respectivement en amont et en aval de l'organe d'obturation (3). 6. Dispositif selon la revendication 4, dans le-quel l'organe d'obturation est un papillon (3) monté pour pivoter entre la position d'ouverture et la position d'obturation, le papillon ayant une position intermé- 2904373 9 diaire entre la position d'obturation et la position d'ouverture, l'extrémité amont (6) du canal dérivé (5) et le papillon étant agencés de telle manière que le papillon en position intermédiaire guide l'air d'admission 5 vers l'extrémité amont du canal dérivé.