FR2462569A1 - IC engine by liquefied gas - has gas heater operated from engine exhaust using water circulated by pump - Google Patents

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Abstract

The liquified gas is supplied through an expander (D) from the inlet piping (1) to the delivery pipe (2). The gas heater circuit has a water pipe (3) with a heat exchanger (4) mounted around the exhaust pipe (5). The system has an accumulator (8) sealed by a pressure cap (9). The liquid, which may be treated water, circulates via the pump (7). The system allows the gas to leave at a temperature of about 80 degrees centigrade.

Description

L'invention, due à la collaboration de Monsieur
Serge TAUZIN, est relative à un dispositif de réchauffage d'un détendeur-vaporisateur de gaz liquéfié, notamment de gaz de pétrole liquéfié, pour alimentation d'un moteur à combustion interne.The invention, due to the collaboration of Monsieur
Serge TAUZIN, relates to a device for heating a regulator-vaporizer of liquefied gas, in particular liquefied petroleum gas, for supplying an internal combustion engine.

L'invention concerne plus particulièrement, mais non exclusivement, un tel dispositif de réchauffage pour moteur à refroidissement par air habituellement alimenté en essence. The invention relates more particularly, but not exclusively, to such a heating device for an air-cooled engine usually supplied with petrol.

On sait que pour l'alimentation d'un moteur, le gaz liquéfié est détendu et vaporisé pour permettre d'obtenir un mélange gazeux comburant + combustible convenable. La détente et la vaporisation du gaz liquéfié s'effectuent avec absorption de chaleur, au niveau du détendeur-vaporisateur. Pour que ce dernier puisse continuer à fonctionner, il faut prévoir un dispositif de réchauffage destiné à éviter le givrage. It is known that for the supply of an engine, the liquefied gas is expanded and vaporized to allow an oxidizing gas mixture + suitable fuel to be obtained. The expansion and vaporization of the liquefied gas is carried out with heat absorption, at the pressure reducer-vaporizer. In order for the latter to continue to operate, a heating device must be provided to prevent icing.

Divers dispositifs de réchauffage ont déjà été proposés ; toutefois,. ils demandent à être améliorés tant au point de vue de leur simplicité, et de leur fiabilité, que de leur rapidité de mise en action. Various reheating devices have already been proposed; however,. they need to be improved both from the point of view of their simplicity, their reliability and their speed of action.

L'invention a pour but, surtout, de fournir un dispositif de réchauffage, du genre défini précédemment, qui satisfait à ces exigences. The object of the invention is, above all, to provide a heating device, of the type defined above, which satisfies these requirements.

Selon l'invention, un dispositif de réchauffage pour détendeur-vaporisateur de gaz liquéfié, pour l'alimentation d'un moteur à combustion interne, est caractérisé par le fait qu'il comprend, en combinaison, un circuit fermé de liquide de réchauffage, notamment d'eau, comportant un échangeur de chaleur monté sur une tubulure d'échappement des gaz de combustion et propre à assurer le réchauffage du liquide à partir des gaz de combustion, des moyens permettant de faire circuler le liquide réchauffé autour du détendeur-vaporisateur et une pompe, notamment actionnéepar le moteur à combustion interne, pour mettre en mouvement le liquide dans le circuit fermé. According to the invention, a heating device for a regulator-vaporizer of liquefied gas, for supplying an internal combustion engine, is characterized in that it comprises, in combination, a closed circuit of heating liquid, in particular water, comprising a heat exchanger mounted on a combustion gas exhaust pipe and suitable for heating the liquid from the combustion gases, means making it possible to circulate the heated liquid around the expansion valve-vaporizer and a pump, in particular actuated by the internal combustion engine, for setting in motion the liquid in the closed circuit.

De préférence, dans le cas où le dispositif de réchauffage est destiné à un moteur à combustion interne à refroidissement par air, équipé d'une pompe normalement destinée au pompage du carburant d'origine,notamasent de l'essence, la pompe utilisée dans le circuit de liquide de réchauffage est celle qui était destinée au pompage du carburant d'origìne.  Preferably, in the case where the heating device is intended for an air-cooled internal combustion engine, equipped with a pump normally intended for pumping the original fuel, in particular petrol, the pump used in the heating fluid circuit is that which was intended for pumping the original fuel.

Généralement, cette pompe est du type pompe
à membrane et est montée entre le détendeur et l'échan
geur de chaleur, en aval du détendeur et en amont de
l'échangeur.Generally, this pump is of the pump type
diaphragm and is mounted between the regulator and the sample
heat sink, downstream of the regulator and upstream of
the exchanger.

Le dispositif de réchauffage est agencé, de
préférence, de telle sorte que la température du liquide
à la sortie de l'échangeur et à l'entrée des moyens de
circulation autour du détendeur-vaporisateur soit de
l'ordre de 800C. The heating device is arranged,
preferably so that the temperature of the liquid
at the exit of the exchanger and at the entry of the means of
circulation around the regulator-vaporizer either
around 800C.

Le dispositif de réchauffage est, en outre,
agencé de telle sorte que la montée en température du
liquide du circuit de réchauffage s'effectue rapidement
notamment, cette montée en température, à partir du
démarrage d'un moteur froid, peut être telle que le
liquide du circuit de réchauffage atteint, à la sortie
de l'échangeur, une température de l'ordre de 600C en
une minute environ.The heating device is, moreover,
arranged so that the temperature rise of the
liquid in the heating circuit is carried out quickly
in particular, this rise in temperature, from
starting a cold engine, may be such that the
liquid from the heating circuit reached, at the outlet
of the exchanger, a temperature of the order of 600C in
about a minute.

Le volume de liquide du circuit de réchauffage
est avantageusement- inférieur à deux litres, de préfé
rence de l'ordre d'un litre.The volume of liquid in the heating circuit
is advantageously less than two liters, preferably
reference of the order of one liter.

L'invention consiste, mises à part les disposi
tions exposées ci-dessus, en certaines autres disposi
tions dont il sera plus explicitement question à propos
d'un mode de réalisation particulier décrit avec
référence au dessin ci-annexé, mais qui n'est nullement
limitatif.The invention consists, apart from the arrangements
tions set out above, in certain other provisions
which will be more explicitly discussed about
of a particular embodiment described with
reference to the attached drawing, but which is by no means
limiting.

La figure unique de ce dessin représente
schématiquement un dispositif de réchauffage pour
détendeur-vaporisateur de gaz liquéfié, conforme à
l'invention.The single figure in this drawing represents
schematically a heater for
regulator-vaporizer for liquefied gas, conforming to
the invention.

En se reportant au dessin, on peut voir un
dispositif de réchauffage R d'un détendeur-vaporisateur
D de gaz de pétrole liquéfié, pour l'alimentation d'un moteur à combustion interne M à refroidissement par air. Le gaz liquéfié arrive dans le détendeur D par une tubulure 1 et sort, sous forme gazeuse, de ce détendeur, par une tubulure 2 dirigeant le gaz vers la tubulure d'admission du moteur.Referring to the drawing, we can see a
heating device R of an expansion valve
D of liquefied petroleum gas, for the supply of an internal combustion engine M with air cooling. The liquefied gas arrives in the regulator D through a pipe 1 and leaves, in gaseous form, this regulator, through a pipe 2 directing the gas towards the intake pipe of the engine.

Le dispositif de réchauffage R comprend un circuit fermé 3 de liquide de réchauffage, ce liquide étant notamment constitué par de l'eau additionnée de divers produits antigel, anti-oxydant ou autres. The reheating device R comprises a closed circuit 3 of reheating liquid, this liquid being in particular constituted by water added with various antifreeze, antioxidant or other products.

Ce circuit fermé 3 comporte un échangeur de chaleur 4 monté sur une tubulure 5 d'échappement des gaz de combustion et propre à assurer le réchauffage du liquide L à partir des gaz de combustion. Le circuit 3 comporte, également, des moyens C permettant de faire circuler le liquide réchauffé autour du détendeur vaporisateur D ces moyens C sont, de préférence, formés par une chambre 6 annulaire, entourant le détendeur D, chambre dans laquelle passe le liquide réchauffé. Le circuit fermé 3 comprend, en outre, une pompe 7 pour mettre en mouvement, ou plus précisément pour accélérer le mouvement du liquide dans le circuit fermé. Le sens de circulation du liquide dans ce circuit a été représenté par des flèches ; de même,dans la tubulure d'échappement 5, le sens de circulation des gaz est indiqué par des flèches. This closed circuit 3 includes a heat exchanger 4 mounted on a pipe 5 for exhausting the combustion gases and suitable for heating the liquid L from the combustion gases. The circuit 3 also includes means C making it possible to circulate the heated liquid around the vaporizing regulator D these means C are preferably formed by an annular chamber 6, surrounding the regulator D, chamber in which the heated liquid passes. The closed circuit 3 further comprises a pump 7 for setting in motion, or more precisely for accelerating the movement of the liquid in the closed circuit. The direction of circulation of the liquid in this circuit has been represented by arrows; similarly, in the exhaust manifold 5, the direction of gas flow is indicated by arrows.

Le circuit fermé 3 comporte, en outre, un vase d'expansion 8 qui peut être directement en communication avec l'atmosphère ou, de préférence, fermé par un bouchon 9 de pressurisation , propre àn'établir une communication avec l'atmosphère que lorsqu'une légère surpression, par exemple de l'ordre de 0,1 bar, se produit dans le circuit 3. The closed circuit 3 further comprises an expansion vessel 8 which can be directly in communication with the atmosphere or, preferably, closed by a pressurization plug 9, suitable for establishing communication with the atmosphere only when '' A slight overpressure, for example of the order of 0.1 bar, occurs in circuit 3.

Dans le cas d'un moteur M, à refroidissement par air, primitivement destiné à fonctionner à l'essence, il est prévu, sur ce moteur, une pompe à essence, généralement du type à membrane. In the case of an air-cooled engine M, originally intended to run on petrol, there is provided on this engine a petrol pump, generally of the diaphragm type.

Avantageusement, lorsque l'on assure l'alimentation de ce moteur M par du gaz de pétrole liquéfié, on utilise la pompe primitivement destinée à l'essence, comme pompe 7 pour le circuit fermé 3 de liquide de réchauffage. Une telle pompe peut être montée en bout d'arbre à cames et est enracinée par le moteur à combustion interne M. La représentation du dessin correspond à un tel montage. Advantageously, when the engine M is supplied with liquefied petroleum gas, the pump originally intended for petrol is used, as pump 7 for the closed circuit 3 of heating liquid. Such a pump can be mounted at the end of the camshaft and is rooted by the internal combustion engine M. The representation of the drawing corresponds to such an assembly.

La solution de l'invention est donc particulièrement intéressante. En effet, dans le cas où un moteur
M qui fonctionnait à l'essence est transformé de manière à fonctionner au gaz de pétrole liquéfié, on utilise une pompe déjà présente sur le moteur, et qui, autrement, n'aurait plus d'utilité. Dans le cas où le moteur M est destiné, dès le début, à fonctionner au gaz de pétrole liquéfié, l'agencement de ce moteur reste voisin de celui d'un moteur à essence, et la pompe 7, du même type que les pompes à essence, est d'un prix de revient réduit.The solution of the invention is therefore particularly interesting. Indeed, in the case where an engine
M, which operated on petrol, is transformed so as to operate on liquefied petroleum gas, using a pump already present on the engine, which would otherwise be useless. In the case where the engine M is intended, from the start, to operate on liquefied petroleum gas, the arrangement of this engine remains close to that of a petrol engine, and the pump 7, of the same type as the pumps gasoline, is of a reduced cost price.

La pompe 7 est montée entre l & détendeur D et l'échangeur de chaleur 4, en aval du détendeur et en amont de l'échangeur. Ainsi, la pompe 7 ne voit passer que du liquide relativement froid et sa tenue s'en trouve améliorée. The pump 7 is mounted between the regulator D and the heat exchanger 4, downstream of the regulator and upstream of the exchanger. Thus, the pump 7 sees only relatively cold liquid passing and its behavior is improved.

Le dispositif de réchauffage est agencé de telle sorte que la température du liquide à la sortie 4a de l'échangeur et à l'entrée 6e de la chambre 6 soit de l'ordre de 800C. The reheating device is arranged so that the temperature of the liquid at the outlet 4a of the exchanger and at the inlet 6e of the chamber 6 is of the order of 800C.

Le dispositif de réchauffage est en outre agencé de telle sorte que la montée en température du liquide L s'effectue rapidement. A titre d'exemple, cette montée en température, lors du démarrage d'un moteur froid, est telle que le liquide du circuit 3 de réchauffage atteint, à la sortie 4a de l'échangeur, une température de l'ordre de 600C en une minute environ.  The reheating device is also arranged such that the temperature rise of the liquid L takes place quickly. By way of example, this rise in temperature, when starting a cold engine, is such that the liquid in the reheating circuit 3 reaches, at the outlet 4a of the exchanger, a temperature of the order of 600C in about a minute.

Pour favoriser cette montée rapide en température, le volume de liquide du circuit de réchauffage 3 est inférieur à deux litres et de préférence de l'ordre d'un litre. To promote this rapid rise in temperature, the volume of liquid in the heating circuit 3 is less than two liters and preferably of the order of one liter.

Le fonctionnement du dispositif de réchauffage du moteur M équipé de ce dispositif est le suivant. The operation of the engine warming device M equipped with this device is as follows.

Lors du démarrage du moteur M, supposé froid, le circuit de réchauffage 3 et le détendeur D se trouvent à la température ambiante, de même que le moteur M. When the engine M is assumed to be cold, the heating circuit 3 and the regulator D are at ambient temperature, as is the engine M.

De ce fait, dès que du gaz liquéfié est admis par la tubulure 1,dans le détendeur D,
ce gaz se vaporise en empruntant- de la chaleur aux éléments qui l'entourent, notamment aux parois du détendeur D.Therefore, as soon as liquefied gas is admitted through the pipe 1, into the regulator D,
this gas vaporizes by borrowing heat from the elements which surround it, in particular from the walls of the regulator D.

Cette vaporisation initiale du gaz liquéfié permet de fournir le mélange comburant + combustible nécessaire au démarrage du moteur M. This initial vaporization of the liquefied gas makes it possible to supply the oxidant + fuel mixture necessary for starting the engine M.

La température des parois du- détendeur- vaporiseur D va diminuer progressivement l toutefois, la capacité calorifique des parois du détendeur est suffisante pour fournir la chaleur de vaporisation, nécessaire au gaz liquéfié, pendant un temps de l'ordre de quelques minutes avant que la température de ces parois ne descende à une valeur telle que le givrage se produise et empêche l'alimentation correcte du moteur M en combustible gazeux vaporisé. The temperature of the walls of the regulator-vaporizer D will gradually decrease l however, the heat capacity of the walls of the regulator is sufficient to supply the heat of vaporization, necessary for the liquefied gas, for a time of the order of a few minutes before the temperature of these walls does not drop to a value such that icing occurs and prevents the correct supply of the engine M with vaporized gaseous fuel.

Du fait que la montée en température du liquide
L du circuit de réchauffage est rapide, les parois du détendeur D commenceront à être réchauffées efficacement avant d'avoir atteint une température nuisible au bon fonctionnement du moteur.Because the rise in temperature of the liquid
L of the heating circuit is rapid, the walls of the regulator D will begin to be effectively heated before reaching a temperature detrimental to the proper functioning of the engine.

En fonctionnement normal, la chaleur recueillie par le liquide L à la traversée de l'échangeur 4, est cédée à travers les parois du détendeur D pour assurer la vaporisation du gaz liquéfié. In normal operation, the heat collected by the liquid L through the exchanger 4, is transferred through the walls of the regulator D to ensure the vaporization of the liquefied gas.

A la sortie de la chambre 6, le fluide L, qui traverse ensuite la pompe 7, est à une température relativement basse. On leaving the chamber 6, the fluid L, which then passes through the pump 7, is at a relatively low temperature.

Le dispositif de réchauffage de l'invention est simple et efficace. La mise en action est rapide grâce notamment à la combinaison de l'échangeur 4 monté sur la tubulure d'échappement des gaz 5, du faible volume de liquide du circuit 3 et de la pompe 7
Ce dispositif de réchauffage est sûr puisqu'on évite, grâce à la présence du liquide L, tout risque d'une température de réchauffage trop forte au niveau de la chambre 6. The reheating device of the invention is simple and effective. Putting into action is rapid thanks in particular to the combination of the exchanger 4 mounted on the gas exhaust pipe 5, the small volume of liquid in the circuit 3 and the pump 7
This reheating device is safe since, thanks to the presence of the liquid L, any risk of too high reheating temperature in the chamber 6 is avoided.

Claims (7)

REVENDICATIONS 1. Dispositif de réchauffage d'un détendeurvaporisateur de gaz liquéfié, notamment de gaz de pétrole liquéfié, pour alimentation d'un moteur à combustion interne, caractérisé par le fait qu'il comprend, en combinaison, un circuit fermé de liquide de réchauffage comportant un échangeur de chaleur monté sur une tubulure d'échappement des gaz de combustion et propre à assurer le réchauffage du liquide à partir des gaz de combustion, des moyens permettant de faire circuler le liquide réchauffé autour du détendeur-vaporisateur et une pompe, notamment actionnée par le moteur à combustion interne, pour mettre en mouvement le liquide dans le circuit fermé. 1. A device for reheating a regulator vaporizer of liquefied gas, in particular liquefied petroleum gas, for supplying an internal combustion engine, characterized in that it comprises, in combination, a closed circuit of reheating liquid comprising a heat exchanger mounted on a combustion gas exhaust pipe and suitable for heating the liquid from the combustion gases, means making it possible to circulate the heated liquid around the expansion valve and a pump, in particular actuated by the internal combustion engine, to set in motion the liquid in the closed circuit. 2. Dispositif selon la revendication 1, destiné à un moteur à combustion interne à refroidissement par air, équipé d'une pompe normalement destinée au pompage du carburant d'origine, caractérisé par le fait que la pompe utilisée dans le circuit de liquide de réchauffage est celle qui était destinée au pompage du carburant d'origine. 2. Device according to claim 1, intended for an air-cooled internal combustion engine, equipped with a pump normally intended for pumping the original fuel, characterized in that the pump used in the heating liquid circuit is that which was intended for pumping the original fuel. 3. Dispositif de réchauffage selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la pompe du circuit de réchauffage, notamment du type pompe à membrane, est montée entre le détendeur et l'échangeur de chaleur, en aval du détendeur et en amont de l'échangeur. 3. Reheating device according to claim 2, characterized in that the reheating circuit pump, in particular of the diaphragm pump type, is mounted between the expansion valve and the heat exchanger, downstream of the expansion valve and upstream of the 'exchanger. 4. Dispositif de réchauffage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il est agencé de telle sorte que la température du liquide à la sortie de l'échangeur et à l'entrée des moyens de circulation autour du détendeur-vaporisateur soit de l'ordre de 800C. 4. Reheating device according to any one of the preceding claims, characterized in that it is arranged in such a way that the temperature of the liquid at the outlet of the exchanger and at the inlet of the circulation means around the expansion valve -vaporizer is around 800C. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il est agencé de telle sort-e que la montée en température du liquide du circuit de réchauffage s'effectue rapidement, notamment de manière telle que la température du liquide, à la sortie de l'échangeur, soit de l'ordre de 60"C en une minute environ. 5. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it is arranged in such a way that the temperature rise of the liquid in the heating circuit takes place quickly, in particular so that the temperature of the liquid, at the outlet of the exchanger, or about 60 "C in about one minute. 6. Dispositif de réchauffage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le volume de liquide du circuit de réchauffage est inférieure à deux litres1 notamment de l'ordre d'un litre. 6. Reheating device according to any one of the preceding claims, characterized in that the volume of liquid in the reheating circuit is less than two liters1 in particular of the order of one liter. 7. Dispositif de réchauffage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le liquide est constitué par de l'eau additionnée de divers produits, antigel, anti-oxydant ou autres.  7. Reheating device according to any one of the preceding claims, characterized in that the liquid consists of water added with various products, antifreeze, antioxidant or others.
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