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t Procédé de préchauffage d'un moteur et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé
La présente invention a pour objet un procédé de préchauffage de fluides utilisés pour le fonctionnement d'un moteur à combustion interne pourvu d'un circuit de liquide de refroidissement et, en particulier, pour le fonctionnement d'un véhicule équipé d'un tel moteur dont le carburant est du gasoil.
On sait que le démarrage à froid d'un moteur à combustion interne présente divers inconvénients et notamment les inconvénients suivants : usure anormale et risque de bris des pièces mises en mouvement, consommation excessive de carburant durant toute la durée de la phase de mise à température de fonctionnement normale du moteur, pollution importante durant toute cette phase et due à la surconsommation de carburant, délai pour l'utilisation du moteur, dont la puissance ne peut être exploitée sans risque que lorsqu'il a atteint sa température normale de fonctionnement et sollicitation excessive de la batterie de démarrage par temps très froid.
On sait aussi que l'utilisation par temps froid d'un véhicule pourvu d'un tel moteur présente, outre les inconvénients cités ci-dessus, notamment les inconvénients suivants : alimentation défectueuse ou défaut d'alimentation en carburant du moteur, alimentation défectueuse ou défaut d'alimentation en liquide utilisé dans les lave-glaces, manque de confort de la cabine du véhicule du à la température, au givre et/ou à la buée.
On a déjà tenté de remédier à ces inconvénients notamment en réchauffant un moteur ou le liquide de refroidissement de celui-ci, avant son démarrage, à l'aide d'une source d'énergie externe ; en réchauffant le
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carburant d'un moteur lorsque ce dernier est en fonctionnement ou encore en réchauffant, par combustion de gaz l'intérieur de la cabine d'un véhicule avant la mise en service de celui-ci.
Les solutions proposées sont fragmentaires et si elles présentent chacune des avantages, elles ne sont toutefois pas dépourvues d'inconvénients tant sur le plan de ta technique que sur le plan, d'une part, coût de fabrication et/ou d'installation et, d'autre part, de la fiabilité.
L'invention a pour but de remédier à ces derniers inconvénients et de procurer un procédé global qui permet notamment la mise en marche du moteur lorsque ses éléments essentiels sont portés à une température telle que tout risque de bris et/ou de dommage dû à une usure prématurée sont exclus ; une économie sensible de carburant au démarrage par rapport à la consommation entraînée par un démarrage à froid ; une réduction importante de la pollution résultant d'une excellente combustion du carburant dès le démarrage du moteur ; une sollicitation réduite de la batterie de démarrage et le chauffage de la cabine du véhicule.
De plus, ledit procédé offre également l'avantage d'assurer, en particulier par temps froid, une bonne alimentation en carburant du moteur après la mise en marche de celui-ci et pendant toute la durée de son fonctionnement, ainsi que de permettre, d'une part, une économie supplémentaire de carburant pendant l'utilisation du moteur du fait de la température optimale de ce carburant et, d'autre part, de permettre, grâce à cette dernière économie et à une meilleure combustion, une réduction accrue de la pollution.
A cet effet, suivant l'invention, ledit procédé consiste, lorsque le véhicule et son moteur sont à l'arrêt et à l'aide d'une alimentation électrique extérieure ou intégrée à celui-ci, à faire circuler le liquide de refroidissement susdit et à mettre sous tension un élément chauffant plongé dans ledit liquide, en un endroit du circuit extérieur au moteur, de manière à porter celui-ci et à le maintenir à une température déterminée, ainsi qu'à réaliser,
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entre ledit liquide de refroidissement et le gasoil un échange de chaleur pour amener ce dernier et à le maintenir à une température déterminée.
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Par temps très froid, il est impératif, pour des questions évidentes de sécurité, de pouvoir disposer dès le démarrage du véhicule et pendant la marche de ce dernier, de liquide de lave-glaces dont la température est telle qu'il ne se congèle pas lorsqu'il est projeté sur le pare-brise
A cet effet, suivant l'invention, on réalise avantageusement un échange de chaleur entre le liquide de refroidissement susdit et le liquide alimentant les lave-glaces du véhicule afin de porter ce dernier et à le maintenir à une température supérieure à sa température de congélation.
Il est également intéressant, par temps très froid et pour un véhicule disposant d'un circuit de liquide alimentant des moyens hydrauliques, tels que commande de freins, commande de direction assistée, vérins pour élévateurs, etc..., de disposer d'un liquide dont la fluidité est suffisante pour permettre au moment du démarrage du véhicule et pendant toute la marche de celui-ci, un fonctionnement normal desdits moyens hydrauliques.
A cet effet, suivant l'invention, on réalise avantageusement un échange de chaleur entre le liquide de refroidissement précité et le liquide alimentant le circuit du ou des moyens hydrauliques du véhicule afin de porter ce dernier liquide et à le maintenir à une température déterminée.
L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé susdit, ce dispositif, de construction simple, robuste et dont l'entretien est pratiquement nul, offrant l'avantage de pouvoir être intégré, aisément et à faible coût, à l'équipement d'origine du véhicule sans exiger de réelles transformations audit équipement.
A cet effet, ce dispositif comprend une enceinte dans laquelle est ménagée une chambre pourvue de deux orifices raccordés au circuit de liquide de refroidissement de manière à pouvoir être balayée par ce dernier ; l'élément chauffant électrique susdit fixé à l'enceinte et s'étendant à travers
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la chambre précitée ; une pompe de circulation électrique auxiliaire associée à l'enceinte précitée et agencée pour pouvoir entraîner le liquide de refroidissement, d'une part, à travers la chambre précitée et, d'autre part, à travers l'ensemble du circuit de refroidissement ; des moyens d'alimentation en électricité de l'élément chauffant et de la pompe de circulation qui sont distincts des circuits électriques du véhicule ;
des moyens associés à l'enceinte susdite pour régler la température du liquide de refroidissement dans la chambre précitée ; un serpentin réalisé dans l'enceinte précitée pour entourer la chambre susdite et connecté, par ses extrémités, au circuit de gasoil du véhicule de manière à ce qu'il soit parcouru par ledit gasoil pour qu'un échange de chaleur puisse s'effectuer entre ce dernier et le liquide de refroidissement circulant dans la chambre précitée ; ainsi que des moyens pour fixer l'enceinte à une pièce fixe du véhicule.
Suivant un mode de réalisation avantageux du dispositif suivant l'invention, celui-ci comprend un second serpentin ménagé dans l'enceinte précitée et disposé dans le circuit du liquide alimentant les lave-glaces de manière à pouvoir être parcouru par ce liquide, ce second serpentin entourant la chambre précitée pour qu'il y ait un échange de chaleur entre le liquide de refroidissement et/ou le gasoil présents dans ladite enceinte.
Suivant une forme de réalisation particulièrement avantageuse du dispositif suivant l'invention, ce dernier comprend un troisième serpentin ménagé dans l'enceinte susdite et disposé dans le circuit fermé de liquide alimentant le ou les moyens hydrauliques de manière à pouvoir être parcouru par ce dernier liquide, ce troisième serpentin entourant la chambre susdite pour qu'il y ait un échange de chaleur entre le liquide alimentant ce ou ces moyens hydrauliques et le liquide de refroidissement et/ou le gasoil se trouvant dans ladite enceinte.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description des dessins annexés au présent mémoire et qui illustrent, à titre
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d'exemples non limitatifs, le procédé susdit et représentent des formes de réalisation particulières du dispositif suivant l'invention.
La figure 1 est une vue schématique d'un circuit de liquide de refroidissement tel que prévu à l'origine pour le moteur équipant un véhicule.
La figure 2 est une vue analogue à la figure 1 et représente le circuit de liquide de refroidissement équipé du dispositif de préchauffage suivant l'invention, dans sa fonction préchauffage du liquide de refroidissement.
La figure 3 est une vue schématique du circuit de gasoil tel que prévu à l'origine pour alimenter le moteur, tel qu'illustré aux figures 1 et 2.
Les figures 4 et 5 sont des vues analogues à la figure 3 et montrent le dispositif de préchauffage suivant l'invention dans sa double fonction, à savoir : chauffage du gasoil lors du préchauffage avec véhicule et moteur à l'arrêt (fig. 4) et chauffage du gasoil lorsque le moteur est en marche (fig. 5).
La figure 6 est une vue schématique du circuit de liquide de laveglaces équipant à l'origine un véhicule à moteur.
Les figures 7 et 8 sont des vues analogues à la figure 6 et montrent le dispositif de préchauffage suivant l'invention dans sa double fonction qui consiste, d'une part, à chauffer ledit liquide lors du préchauffage avec moteur et véhicule à l'arrêt (fig. 7) et, d'autre part, à chauffer ce liquide lorsque le moteur est en fonctionnement (fig. 8).
La figure 9 est une vue schématique d'un circuit tel que prévu à l'origine sur un véhicule et destiné à alimenter en liquide le ou les moyens hydrauliques de ce dernier.
Les figures 10 et 11 sont des vues analogues à la figure 9 et montrent le dispositif de préchauffage, conforme à l'invention, dans sa double fonction qui consiste, d'une part, à chauffer ce liquide des moyens hydrauliques lors du préchauffage avec moteur et véhicule à l'arrêt (fig. 10)
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et, d'autre part, à chauffer ce liquide lorsque le moteur est en fonctionnement (fig. 11).
La figure 12 est une vue schématique, en élévation et en coupe, 1 montrant des détails du dispositif suivant l'invention destiné au préchauffage du liquide de refroidissement, du gasoil et du liquide alimentant le circuit des lave-glaces.
La figure 13 est une vue analogue à la figure 12 et illustre une variante du dispositif, représenté à la figure 12, qui est destinée au préchauffage du liquide de refroidissement, du gasoil et des liquides alimentant, d'une part, le circuit des lave-glaces et d'autre part, le ou les moyens hydrauliques précités.
Dans les différentes figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques ou analogues.
Le procédé suivant l'invention et illustré aux dessins est destiné au préchauffage de fluides utilisés pour le fonctionnement de n'importe quel moteur à combustion interne 1 pourvu d'un circuit 2 de liquide de refroidissement mais vise en particulier le fonctionnement d'un véhicule équipé d'un tel moteur et dont le carburant est du gasoil.
Ce procédé consiste, lorsque le véhicule et son moteur sont à l'arrêt et à l'aide d'une alimentation électrique non représentée qui est soit extérieure (secteur) soit intégrée au véhicule (groupe électrogène, batteries, etc. ), à faire circuler le liquide de refroidissement susdit et à mettre sous tension un élément chauffant 3 plongé dans ledit liquide, en un endroit 4 du circuit extérieur au moteur, de manière à porter ledit liquide de refroidissement et à le maintenir à une température déterminée (voir Fig. 2), ainsi qu'à réaliser, entre ledit liquide de refroidissement et le gasoil un échange de chaleur pour amener ce dernier et à le maintenir à une température déterminée (voir Fig. 4).
Suivant l'invention, on réalise un échange de chaleur entre le liquide de refroidissement susdit et le liquide alimentant les lave-glaces 5 du
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véhicule afin de porter ce dernier et à le maintenir à une température supérieure à sa température de congélation (voir Fig. 7).
Suivant l'invention, on réalise un échange de chaleur entre le liquide de refroidissement susdit et le liquide alimentant le circuit 40 des moyens hydrauliques 41 susdits du véhicule pour porter ce dernier liquide et le maintenir à une température déterminée (voir Fig. 10).
Pour assurer un préchauffage régulier de la quasi totalité de la masse de gasoil emportée par le véhicule, on fait, suivant l'invention et, pendant au moins une partie de la période de préchauffage, circuler le gasoil en circuit fermé 11, circuit dans lequel sont inclus l'endroit 4 où s'effectue l'échange de chaleur entre le liquide de refroidissement et le gasoil, le réservoir de gasoil 6 et le filtre à gasoil 7.
Toujours suivant l'invention et dans le but de réchauffer pratiquement la totalité du liquide alimentant les lave-glaces 5, on fait, pendant au moins une partie de la période de préchauffage, circuler le liquide alimentant lesdits lave-glaces 5 en circuit fermé 12, circuit dans lequel sont inclus l'endroit 4 où s'effectue l'échange de chaleur entre le liquide de refroidissement précité et le liquide alimentant les lave-glaces, le réservoir 8 contenant ce dernier liquide et la pompe 9 destinée à propulser celui-ci vers les gicleurs 10 des lave-glaces.
Dans le but de réchauffer pratiquement la totalité du liquide alimentant les moyens hydrauliques 41 précités, on fait, suivant l'invention et pendant au moins une partie de la période de préchauffage, circuler le liquide alimentant le circuit 40 du ou des moyens hydrauliques 41 précités en circuit fermé 50 dans lequel sont inclus, d'une part, l'endroit 4 où s'effectue l'échange de chaleur entre le liquide de refroidissement et le liquide alimentant ce ou ces moyens hydrauliques 41 et, d'autre part, le réservoir 42 de ce dernier liquide.
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En vue de limiter l'encombrement et de faciliter le montage, on effectue l'échange de chaleur entre le liquide de refroidissement et le gasoil, d'une part, et les liquides des lave-glaces et des moyens hydrauliques, d'autre part, à proximité de l'endroit 4 où le liquide de refroidissement précité est réchauffé.
Suivant l'invention, on règle, la température de chauffe du liquide de refroidissement de manière à ce que celle-ci soit comprise entre 20 C et 90 C suivant la température extérieure. On a obtenu d'excellents résultats sur le plan mécanique, avec abaissement de la consommation de gasoil lors de la phase démarrage du moteur comprise entre 7% et 10% et diminution de la pollution supérieure à 30%, en limitant la température de chauffage dudit liquide de refroidissement à 50 C et ce, en contrôlant l'échange de chaleur entre le liquide de refroidissement et le gasoil de manière à amener ce dernier et à le maintenir à une température de consigne fixe de l'ordre de 50 C.
Lorsqu'il est possible de déterminer les heures de mise en service d'un véhicule, on peut, suivant l'invention, prévoir un préchauffage automatique. Dans ce cas et d'une manière connue en soi, on programme, d'une part, la mise sous tension de l'élément chauffant 3 précité en vue 1 d'élever la température du liquide de refroidissement au niveau souhaité et, d'autre part, la mise en circulation dudit liquide de refroidissement dans le circuit 13, de même que l'on programme la mise en circulation du gasoil, du liquide des lave-glaces et du liquide alimentant les moyens hydrauliques dans les circuits fermés 11,12 et 50 susdits et qu'on régule automatiquement leur température au niveau désiré.
Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention comprend, comme montré à la figure 12, une enceinte 14 destinée au préchauffage du liquide de refroidissement, du gasoil et du liquide alimentant les lave-glaces susdit. Dans cette enceinte 14 est ménagée une
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chambre 15 pourvue de deux orifices 16 et 17 raccordés au circuit de liquide de refroidissement 13 de manière à pouvoir être balayée par ce
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t dernier ; l'élément chauffant électrique 3 susdit fixé à l'enceinte 14 et s'étendant à travers la chambre 15 ; une pompe de circulation électrique auxiliaire 18 associée à l'enceinte précitée et agencée pour pouvoir entraîner le liquide de refroidissement, d'une part, à travers la chambre 15 précitée et, d'autre part, à travers l'ensemble du circuit de refroidissement ;
13 lorsque l'élément chauffant 3 est mis sous tension, des moyens d'alimentation 19 en électricité de l'élément chauffant 3 et de la pompe de circulation 18 qui sont distincts des circuits électriques du véhicule ; des moyens 20 associés à l'enceinte 14 susdite pour régler la température du liquide de refroidissement dans la chambre 15, un serpentin 21 réalisé dans l'enceinte 14 pour entourer la chambre 15 et connecté, par ses extrémités, au circuit de gasoil 11 du véhicule de manière à ce qu'il soit parcouru par ledit gasoil pour qu'un échange de chaleur puisse s'effectuer entre ce dernier et le liquide de refroidissement circulant dans la chambre 15 précitée ; ainsi que des moyens 22 agencés pour fixer l'enceinte à une pièce fixe du véhicule non représentée.
Pour le préchauffage du liquide des laveglaces, ledit dispositif 14 comprend un second serpentin 23 ménagé dans l'enceinte 14 et disposé dans le circuit du liquide 12 alimentant les laveglaces de manière à pouvoir être parcouru par ce liquide, ce second serpentin 23 entourant la chambre 15 pour qu'il y ait un échange de chaleur entre le liquide alimentant les lave-glaces et le liquide de refroidissement et/ou le gasoil présents dans ladite enceinte 14.
Pour éviter qu'une partie importante de la masse de gasoil reste figée par temps froid et pour disposer d'une masse de gasoil à température pratiquement uniforme, le dispositif comprend une pompe de circulation auxiliaire électrique 24 (Fig. 4) insérée dans le circuit fermé de gasoil 11 et dont l'alimentation est commune à celle de l'élément chauffant 3 et de la
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pompe de circulation 18 du liquide de refroidissement, des moyens de régulation 25 (Fig. 4), connus en soi, de la température du gasoil étant prévus.
Pour éviter le gel d'une partie du liquide alimentant les lave-glaces, le dispositif suivant l'invention comprend une pompe de circulation électrique auxiliaire 26 (Fig. 7) agencée sur le circuit fermé 12 des laveglaces du véhicule et ayant une alimentation électrique commune à celle de l'élément chauffant 3 précité et de la pompe de circulation auxiliaire 18 du liquide de refroidissement, des moyens de régulation 44, connus en soi, étant avantageusement prévus dans ledit circuit12.
Pour réduire au strict minimum les transformations à apporter au circuit de liquide de refroidissement 13, l'enceinte 14 est insérée dans ce circuit de manière à ce que ce liquide puisse être, d'une part, introduit dans la chambre 15 susdite immédiatement en aval du radiateur de chauffage 27 de la cabine du véhicule et, d'autre part, refoulé de ladite chambre 15 immédiatement en amont de la pompe 28 du circuit de refroidissement 13, un échangeur eau-huile 29, le radiateur de refroidissement 30, le vase d'expansion 31 et un by-pass 32 étant prévus dans ce circuit 13. Les moyens 20 précités, associés à l'enceinte 14 susdite pour régler la température du liquide de refroidissement dans la chambre 15 précitée, sont constitués par un thermostat de régulation 33 et un thermostat de sécurité 34 fixés à l'enceinte.
L'enceinte 14 susdite est insérée dans le circuit de gasoil de manière à ce que le gasoil soit, d'une part, introduit dans le serpentin 21 précité immédiatement en aval du réservoir de gasoil 6 du véhicule et, d'autre part, extrait dudit serpentin en amont du filtre à gasoil 7, les moyens de régulation 25 de la température du gasoil étant, par exemple, constitués par une électrovanne à trois voies qui est commandée par un thermostat, et qui est raccordée à la sortie du serpentin 21 précité, au réservoir de gasoil 6 et
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au filtre à gasoil 7.
Cette électrovanne est alimentée soit à partir de l'alimentation de l'élément chauffant 3 précité pendant la période de préchauffage durant laquelle le véhicule et son moteur sont à l'arrêt, soit à partir de la batterie du véhicule, non représentée, lorsque ce dernier est en mouvement.
La pompe auxiliaire 24 susdite, destinée à assurer la circulation du gasoil lorsque le moteur et le véhicule sont à l'arrêt, est agencée sur une branche 35 du circuit fermé de gasoil 11. Cette branche 35 s'amorce sur la conduite de ce circuit qui relie le filtre à gasoil 7 et la pompe d'injection 36 dudit gasoil et, aboutit sur la conduite du circuit qui relie ladite pompe d'injection 36 au réservoir de gasoil 6, un clapet anti-retour 37 étant agencé sur ladite branche, en amont de la pompe auxiliaire 24 précitée.
L'enceinte 14 précitée est avantageusement insérée dans le circuit fermé de liquide 12 des lave-glaces du véhicule de manière à ce que ce liquide soit, d'une part, introduit dans le second serpentin 23 précité en aval de la pompe 9 du véhicule assurant la propulsion dudit liquide et, d'autre part, extrait de ce second serpentin, en amont des gicleurs 10 des laveglaces. La pompe auxiliaire 26 assurant la circulation du liquide des laveglaces est disposée sur une branche 38 du circuit 12 qui s'amorce sur la conduite de ce circuit qui relie la sortie du second serpentin 23 précité aux gicleurs 10 des lave-glaces et aboutit au réservoir 8 de liquide de laveglaces, un clapet anti-retour 39 étant agencé, sur cette branche 38, en amont de la pompe auxiliaire 26.
Lorsque le dispositif est destiné au préchauffage du liquide de refroidissement, du gasoil, du liquide alimentant les lave-glaces et du liquide alimentant les circuits précités, l'enceinte 14 comprend, comme montré à la figure 13, un troisième serpentin 43 agencé dans le circuit de liquide des moyens hydrauliques 41 susdit de telle sorte qu'il soit parcouru par ce dernier liquide. Ce troisième serpentin 43 a la même configuration que le
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serpentin 23 décrit ci-dessus et est disposé de la même manière que celui-ci par rapport à la chambre 15 susdite.
De telle sorte qu'un échange de chaleur se produit simultanément entre les liquides alimentant les lave-glaces et les moyens hydrauliques 41 et le liquide de refroidissement et/ou le gasoil se trouvant dans l'enceinte 14, lorsque l'élément chauffant 3 est mis sous tension.
Pour pouvoir réchauffer pratiquement la totalité du liquide alimentant les moyens hydrauliques 41, une pompe électrique auxiliaire 46 est agencée dans le circuit fermé 50 précité (fig. 10) et a une alimentation commune à celle de l'élément chauffant 3 susdit. L'enceinte 14 est insérée dans ce circuit 50 pour que le liquide hydraulique soit, d'une part, introduit dans le serpentin 43 en aval du réservoir de liquide hydraulique 42 et, d'autre part, extrait dudit serpentin 43, en amont de la pompe 47 du véhicule commandant la circulation de ce dernier liquide, qui est agencé entre l'enceinte 14 et l'accumulateur 51 (fig. 10). La pompe 46 est montée sur une branche 48 du circuit fermé 50 qui s'amorce entre l'enceinte 14 et la pompe 47 susdite et qui aboutit au réservoir 42.
Un clapet anti-retour 49 et des moyens de régulation 45, connus en soi, étant prévus, sur cette branche 48, en amont de la pompe 46.
Comme énoncé ci-dessus, le dispositif suivant l'invention comprend avantageusement une commande programmable, non représentée, agencée, d'une part, pour assurer, à des moments choisis, la mise sous tension automatique de l'élément chauffant 3 susdit et des pompes auxiliaires 24, 26 et 46 précitées et, d'autre part, pour choisir la température désirée pour le liquide de refroidissement lors du préchauffage.
Pour éviter tout démarrage accidentel du moteur lorsque l'élément chauffant 3 est branché, le dispositif comprend des moyens connus en soi et qui sont associés au contacteur de démarrage du moteur du véhicule, ces moyens étant agencés de manière à rendre ledit contacteur inopérant
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lorsque les moyens d'alimentation précités en électricité, distincts des circuits électriques du véhicule, sont branchés.
Il doit être entendu que l'invention n'est nullement limitée aux formes de réalisation décrites et que bien des modifications peuvent être apportées à ces dernières sans sortir du cadre du présent brevet.
C'est ainsi que l'on pourrait, notamment, suivant l'invention, profiter de l'apport externe de courant pour associer à l'enceinte 14 précitée un chargeur de batterie qui assurerait, si nécessaire, pendant le préchauffage susdit, un complément de charge à la ou aux batteries du véhicule.
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t Engine preheating process and device for implementing this process
The present invention relates to a process for preheating fluids used for the operation of an internal combustion engine provided with a coolant circuit and, in particular, for the operation of a vehicle equipped with such an engine. whose fuel is diesel.
It is known that the cold start of an internal combustion engine has various drawbacks, and in particular the following drawbacks: abnormal wear and risk of breakage of the parts set in motion, excessive fuel consumption throughout the duration of the warm-up phase. normal engine operation, significant pollution throughout this phase and due to overconsumption of fuel, delay in using the engine, the power of which can only be exploited without risk when it has reached its normal operating temperature and stress excessive starter battery in very cold weather.
It is also known that the use in cold weather of a vehicle provided with such an engine has, in addition to the drawbacks mentioned above, in particular the following drawbacks: defective supply or lack of fuel supply to the engine, defective supply or lack of liquid supply used in windshield washers, lack of comfort in the vehicle cabin due to temperature, frost and / or fogging.
We have already tried to remedy these drawbacks, in particular by heating an engine or the coolant thereof, before starting it, using an external energy source; by warming the
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fuel from an engine when the latter is in operation or even by heating, by combustion of gas inside the cabin of a vehicle before it is put into service.
The solutions proposed are fragmentary and if they each have advantages, they are not without disadvantages both in terms of your technique and in terms of, on the one hand, the cost of manufacturing and / or installation and, on the other hand, reliability.
The object of the invention is to remedy these latter drawbacks and to provide a global process which in particular allows the engine to be started when its essential elements are brought to a temperature such that any risk of breakage and / or damage due to premature wear are excluded; a significant saving of fuel at start-up compared to the consumption caused by a cold start; a significant reduction in pollution resulting from excellent fuel combustion as soon as the engine is started; reduced demand on the starter battery and heating of the vehicle cabin.
In addition, said method also offers the advantage of ensuring, in particular in cold weather, a good supply of fuel to the engine after the engine has been started and for the entire duration of its operation, as well as allowing, on the one hand, an additional saving of fuel during the use of the engine due to the optimal temperature of this fuel and, on the other hand, to allow, thanks to this latter saving and to better combustion, an increased reduction of Pollution.
To this end, according to the invention, said method consists, when the vehicle and its engine are stopped and using an external electrical power supply or integrated into it, circulating the above-mentioned coolant. and to energize a heating element immersed in said liquid, at a location in the circuit external to the engine, so as to bring the latter and maintain it at a determined temperature, as well as to produce,
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between said coolant and the diesel oil a heat exchange to bring the latter and to maintain it at a determined temperature.
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In very cold weather, it is imperative, for obvious safety reasons, to be able to have, as soon as the vehicle is started and while it is running, windshield washer fluid whose temperature is such that it does not freeze when projected onto the windshield
To this end, according to the invention, there is advantageously carried out a heat exchange between the aforementioned coolant and the liquid supplying the windshield washers of the vehicle in order to bring the latter and to maintain it at a temperature above its freezing temperature. .
It is also advantageous, in very cold weather and for a vehicle having a liquid circuit supplying hydraulic means, such as brake control, power steering control, jacks for elevators, etc., to have a liquid whose fluidity is sufficient to allow at the time of starting the vehicle and throughout its operation, normal operation of said hydraulic means.
To this end, according to the invention, there is advantageously carried out a heat exchange between the aforementioned coolant and the liquid supplying the circuit of the vehicle hydraulic system (s) in order to bring the latter liquid and to maintain it at a determined temperature.
The subject of the invention is also a device for implementing the above process, this device, of simple, robust construction and the maintenance of which is practically zero, offering the advantage of being able to be integrated, easily and at low cost, to the original equipment of the vehicle without requiring any real modifications to said equipment.
To this end, this device comprises an enclosure in which is formed a chamber provided with two orifices connected to the cooling liquid circuit so as to be able to be swept by the latter; the above electric heating element fixed to the enclosure and extending through
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the aforementioned room; an auxiliary electric circulation pump associated with the aforementioned enclosure and arranged to be able to drive the coolant, on the one hand, through the aforementioned chamber and, on the other hand, through the entire cooling circuit; means for supplying electricity to the heating element and to the circulation pump which are separate from the electrical circuits of the vehicle;
means associated with the above-mentioned enclosure for regulating the temperature of the cooling liquid in the aforementioned chamber; a coil produced in the aforementioned enclosure to surround the aforementioned chamber and connected, by its ends, to the vehicle's diesel circuit so that it is traversed by said diesel so that a heat exchange can take place between the latter and the coolant circulating in the aforementioned chamber; as well as means for fixing the enclosure to a fixed part of the vehicle.
According to an advantageous embodiment of the device according to the invention, it comprises a second coil formed in the aforementioned enclosure and arranged in the circuit of the liquid supplying the windshield washers so as to be able to be traversed by this liquid, this second coil surrounding the aforementioned chamber so that there is a heat exchange between the coolant and / or the diesel present in said enclosure.
According to a particularly advantageous embodiment of the device according to the invention, the latter comprises a third coil formed in the aforementioned enclosure and disposed in the closed circuit of liquid supplying the hydraulic means or means so as to be able to be traversed by the latter liquid , this third coil surrounding the above-mentioned chamber so that there is an exchange of heat between the liquid supplying this or these hydraulic means and the cooling liquid and / or the diesel oil being in said enclosure.
Other details and particularities of the invention will emerge from the description of the drawings appended to this memo and which illustrate, by way of
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of nonlimiting examples, the above process and represent particular embodiments of the device according to the invention.
Figure 1 is a schematic view of a coolant circuit as originally intended for the engine fitted to a vehicle.
Figure 2 is a view similar to Figure 1 and shows the coolant circuit equipped with the preheating device according to the invention, in its preheating function of the coolant.
FIG. 3 is a schematic view of the diesel circuit as originally intended for supplying the engine, as illustrated in FIGS. 1 and 2.
Figures 4 and 5 are views similar to Figure 3 and show the preheating device according to the invention in its dual function, namely: heating diesel during preheating with vehicle and engine stopped (Fig. 4) and heating the diesel when the engine is running (fig. 5).
Figure 6 is a schematic view of the washer fluid circuit originally fitted to a motor vehicle.
Figures 7 and 8 are views similar to Figure 6 and show the preheating device according to the invention in its double function which consists, on the one hand, in heating said liquid during preheating with engine and vehicle stopped (fig. 7) and, on the other hand, to heat this liquid when the engine is running (fig. 8).
Figure 9 is a schematic view of a circuit as originally provided on a vehicle and intended to supply liquid or the hydraulic means thereof.
Figures 10 and 11 are views similar to Figure 9 and show the preheating device, according to the invention, in its dual function which consists, on the one hand, in heating this liquid hydraulic means during preheating with engine and vehicle stationary (fig. 10)
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and, on the other hand, to heat this liquid when the engine is running (fig. 11).
Figure 12 is a schematic view, in elevation and in section, 1 showing details of the device according to the invention for the preheating of the coolant, diesel and liquid supplying the windscreen washer circuit.
Figure 13 is a view similar to Figure 12 and illustrates a variant of the device, shown in Figure 12, which is intended for preheating the coolant, diesel and liquids supplying, on the one hand, the washing circuit -windows and on the other hand, the aforementioned hydraulic means or means.
In the various figures, the same reference notations designate identical or analogous elements.
The process according to the invention and illustrated in the drawings is intended for the preheating of fluids used for the operation of any internal combustion engine 1 provided with a coolant circuit 2 but is aimed in particular at the operation of a vehicle equipped with such an engine and whose fuel is diesel.
This process consists, when the vehicle and its engine are stopped and using a power supply (not shown) which is either external (mains) or integrated into the vehicle (generator, batteries, etc.), to do circulate the aforementioned coolant and energize a heating element 3 immersed in said liquid, in a location 4 of the circuit external to the engine, so as to bring said coolant and maintain it at a determined temperature (see FIG. 2), as well as to carry out, between said coolant and the gas oil a heat exchange to bring the latter and to maintain it at a determined temperature (see Fig. 4).
According to the invention, a heat exchange is carried out between the above-mentioned cooling liquid and the liquid supplying the windshield washers 5 of the
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vehicle in order to carry it and keep it at a temperature higher than its freezing temperature (see Fig. 7).
According to the invention, a heat exchange is carried out between the above-mentioned coolant and the liquid supplying the circuit 40 of the above-mentioned hydraulic means 41 of the vehicle to carry the latter liquid and maintain it at a determined temperature (see FIG. 10).
To ensure regular preheating of almost all of the mass of diesel carried by the vehicle, according to the invention, the diesel is circulated in a closed circuit 11, in which circuit at least part of the preheating period are included the place 4 where the heat exchange takes place between the coolant and the diesel, the diesel tank 6 and the diesel filter 7.
Still according to the invention and with the aim of heating practically all of the liquid supplying the windshield washers 5, the liquid supplying said windshield washers 5 is circulated during at least part of the preheating period 12 in a closed circuit 12 , circuit in which are included the place 4 where the heat exchange takes place between the aforementioned coolant and the liquid supplying the windshield washers, the reservoir 8 containing the latter liquid and the pump 9 intended to propel it Ci towards the nozzles 10 of the windshield washers.
In order to heat practically all of the liquid supplying the above-mentioned hydraulic means 41, according to the invention and during at least part of the preheating period, the liquid supplying the circuit 40 of the above-mentioned hydraulic means 41 is circulated. in a closed circuit 50 in which are included, on the one hand, the place 4 where the heat exchange takes place between the cooling liquid and the liquid supplying this or these hydraulic means 41 and, on the other hand, the reservoir 42 of the latter liquid.
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In order to limit the size and facilitate assembly, the heat is exchanged between the coolant and the diesel, on the one hand, and the liquids of the windshield washers and of the hydraulic means, on the other hand , near the place 4 where the aforementioned coolant is heated.
According to the invention, the heating temperature of the cooling liquid is adjusted so that it is between 20 C and 90 C depending on the outside temperature. Excellent results have been obtained mechanically, with a reduction in the consumption of diesel fuel during the engine start-up phase of between 7% and 10% and reduction in pollution of more than 30%, by limiting the heating temperature of said engine. coolant at 50 C and this, by controlling the heat exchange between the coolant and the diesel fuel so as to bring the latter and maintain it at a fixed set temperature of around 50 C.
When it is possible to determine the hours of commissioning of a vehicle, it is possible, according to the invention, to provide automatic preheating. In this case and in a manner known per se, on the one hand, the energizing of the above-mentioned heating element 3 is programmed in order to raise the temperature of the coolant to the desired level and, on the other hand, the circulation of said coolant in circuit 13, as well as the circulation of diesel, washer fluid and the liquid supplying the hydraulic means in the closed circuits 11,12 and 50 above and that their temperature is automatically regulated to the desired level.
The device for implementing the method according to the invention comprises, as shown in FIG. 12, an enclosure 14 intended for preheating the coolant, the diesel oil and the liquid supplying the above-mentioned windscreen washers. In this enclosure 14 is provided a
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chamber 15 provided with two orifices 16 and 17 connected to the coolant circuit 13 so that it can be swept by this
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t last; the above-mentioned electric heating element 3 fixed to the enclosure 14 and extending through the chamber 15; an auxiliary electric circulation pump 18 associated with the aforementioned enclosure and arranged to be able to drive the coolant, on the one hand, through the aforementioned chamber 15 and, on the other hand, through the entire cooling circuit ;
13 when the heating element 3 is energized, means 19 for supplying electricity to the heating element 3 and the circulation pump 18 which are distinct from the vehicle's electrical circuits; means 20 associated with the above-mentioned enclosure 14 for regulating the temperature of the coolant in the chamber 15, a coil 21 produced in the enclosure 14 to surround the chamber 15 and connected, by its ends, to the diesel circuit 11 of the vehicle so that it is traversed by said diesel so that a heat exchange can take place between the latter and the coolant circulating in the aforementioned chamber 15; as well as means 22 arranged to fix the enclosure to a fixed part of the vehicle, not shown.
For the preheating of the liquid of the windscreen washers, said device 14 comprises a second coil 23 formed in the enclosure 14 and arranged in the circuit of the liquid 12 supplying the windshield washers so as to be able to be traversed by this liquid, this second coil 23 surrounding the chamber 15 so that there is a heat exchange between the liquid supplying the windshield washers and the coolant and / or the diesel oil present in said enclosure 14.
To prevent a large part of the diesel mass from freezing in cold weather and to have a diesel mass at practically uniform temperature, the device includes an electric auxiliary circulation pump 24 (Fig. 4) inserted in the circuit closed with diesel 11 and the supply of which is common to that of the heating element 3 and the
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circulation pump 18 for the coolant, regulating means 25 (Fig. 4), known per se, of the temperature of the diesel oil being provided.
To avoid freezing of part of the liquid supplying the windshield washers, the device according to the invention comprises an auxiliary electric circulation pump 26 (Fig. 7) arranged on the closed circuit 12 of the vehicle windshield washers and having an electrical supply common to that of the aforementioned heating element 3 and of the auxiliary circulation pump 18 of the coolant, regulating means 44, known per se, being advantageously provided in said circuit 12.
To minimize the transformations to be made to the coolant circuit 13, the enclosure 14 is inserted into this circuit so that this liquid can, on the one hand, be introduced into the above-mentioned chamber 15 immediately downstream of the heating radiator 27 of the vehicle cabin and, on the other hand, discharged from said chamber 15 immediately upstream of the pump 28 of the cooling circuit 13, a water-oil exchanger 29, the cooling radiator 30, the vessel expansion 31 and a bypass 32 being provided in this circuit 13. The aforementioned means 20, associated with the aforementioned enclosure 14 for adjusting the temperature of the coolant in the aforementioned chamber 15, are constituted by a regulating thermostat 33 and a safety thermostat 34 fixed to the enclosure.
The aforementioned enclosure 14 is inserted into the diesel circuit so that the diesel is, on the one hand, introduced into the aforementioned coil 21 immediately downstream of the diesel tank 6 of the vehicle and, on the other hand, extracted said coil upstream of the fuel filter 7, the means 25 for regulating the temperature of the fuel being, for example, constituted by a three-way solenoid valve which is controlled by a thermostat, and which is connected to the outlet of the coil 21 mentioned above , to the diesel tank 6 and
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fuel filter 7.
This solenoid valve is supplied either from the supply of the above-mentioned heating element 3 during the preheating period during which the vehicle and its engine are stopped, or from the vehicle battery, not shown, when this the latter is in motion.
The aforementioned auxiliary pump 24, intended to ensure the circulation of diesel when the engine and the vehicle are stopped, is arranged on a branch 35 of the closed diesel circuit 11. This branch 35 starts on the pipe of this circuit which connects the diesel filter 7 and the injection pump 36 of said diesel and, leads to the line of the circuit which connects said injection pump 36 to the diesel tank 6, a non-return valve 37 being arranged on said branch, upstream of the aforementioned auxiliary pump 24.
The aforementioned enclosure 14 is advantageously inserted into the closed liquid circuit 12 of the vehicle windshield washers so that this liquid is, on the one hand, introduced into the aforementioned second coil 23 downstream of the vehicle pump 9 ensuring the propulsion of said liquid and, on the other hand, extracted from this second coil, upstream of the nozzles 10 of the windscreen washers. The auxiliary pump 26 ensuring the circulation of the windshield washer fluid is disposed on a branch 38 of the circuit 12 which starts on the pipe of this circuit which connects the outlet of the aforesaid second coil 23 to the nozzles 10 of the windshield washers and ends up at the reservoir. 8 of windshield washer fluid, a non-return valve 39 being arranged, on this branch 38, upstream of the auxiliary pump 26.
When the device is intended for preheating the coolant, gas oil, the liquid supplying the windshield washers and the liquid supplying the aforementioned circuits, the enclosure 14 comprises, as shown in FIG. 13, a third coil 43 arranged in the liquid circuit of the aforesaid hydraulic means 41 so that it is traversed by the latter liquid. This third coil 43 has the same configuration as the
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coil 23 described above and is arranged in the same way as this with respect to the aforementioned chamber 15.
So that a heat exchange occurs simultaneously between the liquids supplying the windshield washers and the hydraulic means 41 and the coolant and / or the diesel oil located in the enclosure 14, when the heating element 3 is powered up.
In order to be able to heat practically all of the liquid supplying the hydraulic means 41, an auxiliary electric pump 46 is arranged in the above-mentioned closed circuit 50 (FIG. 10) and has a supply common to that of the above-mentioned heating element 3. The enclosure 14 is inserted into this circuit 50 so that the hydraulic fluid is, on the one hand, introduced into the coil 43 downstream of the hydraulic fluid reservoir 42 and, on the other hand, extracted from said coil 43, upstream of the pump 47 of the vehicle controlling the circulation of the latter liquid, which is arranged between the enclosure 14 and the accumulator 51 (fig. 10). The pump 46 is mounted on a branch 48 of the closed circuit 50 which starts between the enclosure 14 and the above-mentioned pump 47 and which terminates in the reservoir 42.
A non-return valve 49 and regulating means 45, known per se, being provided, on this branch 48, upstream of the pump 46.
As stated above, the device according to the invention advantageously comprises a programmable control, not shown, arranged, on the one hand, to ensure, at selected times, the automatic switching on of the above heating element 3 and auxiliary pumps 24, 26 and 46 above and, secondly, to choose the desired temperature for the coolant during preheating.
To avoid any accidental starting of the engine when the heating element 3 is connected, the device comprises means known per se and which are associated with the vehicle engine start switch, these means being arranged so as to render said contactor inoperative
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when the aforementioned means of supplying electricity, distinct from the electrical circuits of the vehicle, are connected.
It should be understood that the invention is in no way limited to the embodiments described and that many modifications can be made to these without departing from the scope of this patent.
This is how one could, in particular, according to the invention, take advantage of the external current supply to associate with the aforementioned enclosure 14 a battery charger which would ensure, if necessary, during the above-mentioned preheating, a complement charging the vehicle battery (s).