Brevet FR2930297A1 — publié le 20091023

-1- La présente invention a pour objet un dispositif de soutirage gazeux 5 d'un réservoir de gaz de pétrole liquéfié de véhicule terrestre ou marin pour utilisation au démarrage du moteur. Ce dispositif se rapporte d'une manière générale au domaine technique des équipements permettant d'alimenter en combustibles gazeux du type 10 Gaz de Pétrole liquéfié (GPL) ou Gaz Naturel de Ville (GNV) des moteurs à explosion, et en particulier des moteurs à explosion recevant normalement un carburant liquide. Il peut convenir à tous les types de moteurs à combustion internes de type à carburateur et injection, que ce soit des moteurs fixes, des moteurs de 15 véhicules terrestres ou des moteurs marins. Le gaz de pétrole liquéfié est de plus en plus utilisé comme source d'énergie pour les véhicules à moteurs. Ce carburant permet de diminuer sensiblement les émissions de CO2, d'hydrocarbures, de Nox, de COV..., 20 comparativement à celle produite par les moteurs à explosion classiques à essence ou à gasoil. Le GPL est le carburant le moins polluant aujourd'hui disponible et son indice d'octane permet un fonctionnement plus doux évitant les vibrations et le bruit tout en accroissant la durée de vie du moteur. De plus, dans de nombreux pays, le GPL est soumis à une taxation avantageuse permettant une diminution sensible du 25 prix de revient kilométrique. L'emploi de gaz liquéfié pour faire fonctionner un moteur initialement conçu pour recevoir un carburant liquide nécessite l'utilisation d'un circuit d'alimentation spécifique comportant un "vapodétendeur", assurant la vaporisation 30 du carburant sous une pression et avec un débit déterminés. Le vapodétendeur se présente habituellement sous la forme d'un boîtier comportant une double enceinte formée d'une chambre de vaporisation du gaz et d'une chambre thermique dans laquelle circule un liquide chaud qui est souvent constitué par l'eau de refroidissement du moteur prélevée grâce à une -2- dérivation pratiquée sur le circuit reliant celui-ci au radiateur. Les deux chambres ont une paroi commune agencée pour permettre une bonne transmission des calories. Le chauffage du vapodétendeur peut également être obtenu par l'huile de graissage du moteur (brevet N° FR 2 764 002), ou par un corps de chauffe électrique incorporé (brevet N° FR 2 759 419) ou externe (brevet N° FR 2 780 102). Signalons que le vapodétendeur peut être formé de deux parties indépendantes reliées par une simple tubulure, un élément de régulation du débit et de la pression du gaz vaporisé, raccordé au moteur, et un élément de vaporisation consistant en un échangeur thermique constitué d'un tube en matériau conducteur de la chaleur dans lequel passe le gaz, liquide à l'entrée raccordée au réservoir d'alimentation et gazeux à la sortie, ce tube étant immergé dans un liquide de réchauffement contenu dans une enceinte (brevet N° FR 2 801 643). (Les brevets mentionnés ci-dessus ont été déposés par le demandeur de la présente invention). Actuellement, la grande majorité des véhicules fonctionnant au Gaz de Pétrole liquéfié (GPL) ou Gaz Naturel de Ville (GNV) comportent une double alimentation de carburant : - Le réservoir de gaz liquéfié relié par une première canalisation à un vapodétendeur et un élément de régulation du débit et de la pression. - Un réservoir d'essence ou de gasoil relié par une seconde canalisation au carburateur ou à une rampe d'alimentation d'injecteurs. Cette seconde alimentation est utilisée pour permettre le démarrage du moteur et de le faire tourner jusqu'à ce que la température de l'eau de refroidissement ou de l'huile de graissage se soit suffisamment élevée pour permettre d'assurer la vaporisation du carburant liquéfié. En effet, lorsque le moteur est froid, le fluide caloporteur de l'élément de vaporisation ne peut pas être suffisamment chaud pour fournir au combustible gazeux les calories nécessaires à sa vaporisation. Dans ces conditions, on utilise généralement un circuit parallèle d'alimentation en essence ou gasoil pour faire fonctionner le moteur jusqu'à ce que ce dernier ait atteint sa température de fonctionnement optimale, c'est-à-dire une température suffisante pour que le fluide caloporteur de l'élément de vaporisation soit suffisamment chaud pour pouvoir vaporiser le combustible gazeux liquéfié. Une fois que cette température de fonctionnement optimale est atteinte, le circuit d'alimentation essence est coupé ae profit du circuit principal d'alimentation en combustible gazeux liquéfié. C'est ce qu'on appelle couramment la bi-injection ou la bi-carburation. Bien qu'efficace, cette solution technique est toutefois complexe et coûteuse. II est possible, en prélevant le carburant gazeux liquéfié en partie haute du réservoir, de l'obtenir directement sous forme gazeuse et d'alimenter un carburateur ou des injecteurs sans utiliser de vaporisateur. Cependant cela n'est utilisable que pour une durée réduite ou pour un moteurs de très faible puissance car la vaporisation dans le réservoir produit une baisse de température entraînant au bout d'un laps de temps assez court le givrage des canalisations et des organes de raccordement. Le dispositif selon la présente invention a pour objectif de permettre l'utilisation de carburant gazeux liquéfié pour un moteur à explosions de type courant sans nécessiter l'utilisation d'une seconde alimentation d'essence ou de gasoil pour assurer le démarrage. Il est constitué d'une double alimentation de gaz liquéfié formée de la combinaison d'un système de vaporisation utilisant la chaleur du liquide de refroidissement ou de l'huile de graissage du moteur pour chauffer le carburant prélevé à l'état liquide dans le réservoir, et d'un équipement de prélèvement de carburant liquéfié sous forme gazeuse à la partie haute du réservoir destiné à alimenter le moteur durant la période de démarrage, l'alimentation en carburant gazeux étant coupée lorsque le moteur est suffisamment chaud et remplacée par l'alimentation de gaz liquéfié grâce à des électrovannes. Sur les dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif d'une 3 0 des formes de réalisation de l'objet de l'invention : la figure 1 représente une vue schématique de l'ensemble du système d'alimentation en carburant gazeux liquéfié, le couvercle du boîtier de raccordement du réservoir étant retiré, la figure 2 est une coupe longitudinale agrandie de l'élément de -4- vaporisation montrant la structure interne de ce dernier et correspondant au détail Dl de la figure 1, la figure 3 est une coupe verticale du réservoir suivant les flèches F1 de la figure 2 et la figure 4 est une vue partielle d'une variante du réseau de réchauffage du système de vaporisation, cette vue montrant le raccordement dudit réseau sur un support de calorstat. Le dispositif, figures 1 à 3, est constitué d'un réservoir 1 de carburant gazeux liquéfié 2 équipé de deux canalisations d'alimentation du moteur, une canalisation de carburant en phase liquide 3 et une canalisation de carburant en phase gazeuse 4. Le réservoir 1 est de forme quelconque du type utilisé habituellement pour le Gaz de Pétrole liquéfié (GPL) ou Gaz Naturel de Ville (GNV) et comporte un tube 5 de prélèvement du carburant en phase liquide aboutissant au fond du réservoir et équipé d'une électro-vanne de contrôle 6 à sa sortie, ainsi qu'une canalisation de remplissage 7. Le réservoir 1 pourra être conçu pour se substituer à un réservoir d'essence ou de gasoil. Le réservoir 1 est équipé, en plus des équipements habituels tels que jauge de niveau, soupape de sécurité, etc, d'une électro-vanne de prélèvement 8 montée sur un embout installé sur la paroi supérieure 9 du réservoir et comportant un tube court 10 aboutissant au-dessus du niveau supérieur 11 du carburant liquéfié 2 de façon à prélever ce dernier en phase gazeuse. La canalisation de carburant en phase liquide 3 pourra comporter une électro-vanne de sécurité 12 disposée en amont d'un raccord trois voies 13 sur lequel sont raccordés, outre l'arrivée de carburant en phase liquide, la canalisation de carburant en phase gazeuse 4 et la tubulure alimentant l'élément de régulation 15 du débit et de la pression du gaz vaporisé alimentant le moteur, cette tubulure étant raccordée directement au carburateur ou au système d'injection dans le cas d'un vapodétendeur en un sel élément. L'électro-vanne de prélèvement 8 du carburant en phase gazeuse -5- pourra éventuellement être montée près du raccord trois voies 13. Le carburant en phase liquide 2 passe, avant d'aboutir à l' électrovanne de sécurité 12, par un système de vaporisation 20 constitué avantageusement d'un élément tubulaire 21 dans lequel circule le liquide de refroidissement du moteur prélevé grâce à une dérivation constituée d'une tuyauterie de soutirage 22 et d'une tuyauterie de retour 23. Dans le cas d'un moteur marin, en particulier de type hors-bord, les tuyauteries de soutirage 22 et de retour 23 seront avantageusement raccordées au circuit de refroidissement du moteur au moyen d'un support spécifique 24 de thermostat agencé de manière à ce que le débit dans ces tuyauteries soit contrôlé par ledit thermostat ;figure 4). D'une façon générale, les équipements métalliques destinés à être utilisés pour un moteur marin seront réalisés en matériaux anticorrosion. L'élément tubulaire 21 est formé d'une enceinte étanche réalisée de préférence en matériau isolant déformable, et dans laquelle passe la canalisation de carburant en phase liquide 3. Cette enceinte étanche pourra être constituée d'un tuyau de caoutchouc armé de type "durit" ou similaire et fermée à ses deux extrémités par un raccord amont 25 et un raccord aval 26 traversés par ledit tube de vaporisation. Le chauffage du système de vaporisation 20 peut également être obtenu par l'huile de graissage du moteur, ou éventuellement par un corps de chauffe électrique externe relié audit système par des canalisation parcourues par un liquide approprié. Les électrovannes de contrôle 6 de sortie de carburant liquide et de prélèvement 8 de carburant gazeux ainsi que l'électrovanne de sécurité 12 d'arrivée de carburant vaporisé sont contrôlées par un système apte à déterminer le moment où la ':empérature du système de vaporisation 20 est suffisante pour assurer le passage en phase gazeuse du carburant prélevé en phase liquide. A la mise en route du moteur, les électro-vannes de contrôle 6 et de sécurité 12 de la canalisation de carburant en phase liquide 3 sont fermées, l'électrovanne de prélèvement 8 de carburant gazeux est ouverte. Dès que le -6- système de contrôle détecte que la température de vaporisation est suffisamment élevée, il provoque l'ouverture de l'électrovanne de contrôle 6 et de l'électro-vanne de sécurité 12 d'arrivée de carburant en phase liquide 3, et la fermeture de l'électrovanne de prélèvement 8 de carburant gazeux. Cette disposition permet d'utiliser le carburant en phase gazeuse durant une période suffisamment courte pour éviter le givrage des canalisations et des organes de raccordement tout en supprimant la nécessité d'un second réservoir contenant de l'essence ou du gasoil. Le système de prélèvement de carburant en phase gazeuse peut être aménagé de façon à pouvoir être utilisé pour l'alimentation d'appareils de chauffage ou de cuisson dans un "home-car" ou une caravane tractée. Le positionnement des divers éléments constitutifs donne à l'objet 15 de l'invention un maximum d'effets utiles qui n'avaient pas été, à ce jour, obtenus par des dispositifs similaires. 10