FR2467993A1

FR2467993A1 - IC engine running on alcohol - has auxiliary gaseous fuel for rapid starting released under thermostatic control (BR 22.4.81)

Info

Publication number: FR2467993A1
Application number: FR8021925A
Authority: FR
Inventors: Horst Bergmann
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1979-10-16
Filing date: 1980-10-14
Publication date: 1981-04-30
Also published as: DE2941771A1; BR8006650A; AU6327680A; SE453315B; FR2467993B1; DE2941771C2; SE8007235L; AU542618B2

Abstract

A pump (2) delivers fuel from a tank (1) to an evaporator (4) in which is heated the engine cooling water. The fuel vapour passes to a fuel air mixer (9) on the engine (11). The cooling water (12) is circulated by a pump (13) through an exhaust gas heater (18) and a radiator (15). A subsidiary circuit from this with a pump (23) circulates water through the fuel evaporator. An auxiliary tank (25) contains a gaseous fuel such as methane. A combined stop and pressure reducing valve (26) admits this into the evaporator (4). A thermostat (29) on the evaporator opens the valve when the cooling water temp. is below a preset value.

Description

L'invention concerne un moteur à combustion interne refroidi par e7u et utilisant l'alcool comme carburant, en particulier pour véhicules utilitaires, équipé d'un circuit d'eau de refroidissement commandé par thermostat et comportant une pompe à eau et une vanne de commutation, et d'un évaporateur de carburant réchauffable par le circuit d'eau de refroidssement. The invention relates to an internal combustion engine cooled by e7u and using alcohol as fuel, in particular for utility vehicles, equipped with a thermostatically controlled cooling water circuit and comprising a water pump and a switching valve. , and a fuel evaporator which can be heated by the cooling water circuit.

On connais des moteurs à combustion interne refroidis par eau et utilisant l'alcool comme carburant, en particulier pour véhicules utilitaires. Pour obtenir un réchauffage plus rapide de l'évaporateur de carburant, une prenière mesure consiste à prévoir pour le moteur un circuit d'eau de refroidissement servant au réchauffage de l'évaporateur par l'intermédiaire d'une vanne thermostatique et d'un échangeur thermique. There are known internal combustion engines cooled by water and using alcohol as fuel, in particular for commercial vehicles. To obtain faster heating of the fuel evaporator, a first measure consists in providing for the engine a cooling water circuit used for heating the evaporator via a thermostatic valve and an exchanger. thermal.

L'eau du circuit de refroidissement quittant l'évapora- teur est renvoyée à la pompe à eau du moteur et, s'il y a dépassement de la température de service, transite par un radiateur du véhicule dont l'accès est alors ouvert par un thermostat.The water from the cooling circuit leaving the evaporator is sent back to the engine water pump and, if the operating temperature is exceeded, passes through a radiator of the vehicle, access to which is then opened by a thermostat.

Une seconde mesure destinée à obtenir un réchauffage plus rapide de l'évaporateur de carburant constiste à compléter l'action de ce circuit d'eau de refroidissement par celle d'un autre circuit d'eau équipé d'une pompe et réchauffé par un échangeur de chaleur alimenté par les gaz d'échappement. Le circuit d'eau de refroidissement et le second circuit d'eau sont raccordés par une soupape thermostatique. Lorsque le moteur atteint sa température de fonctionnement, le second circuit d'eau réchauffé est coupé par un thermostat particulier. La chaleur de vaporisation nécessaire au carburant est ensuite prélevée exclusivement sur le circuit d'eau de refroidissement du moteur, alors à température de fonctionnement. A second measure intended to obtain faster heating of the fuel evaporator consists in supplementing the action of this cooling water circuit with that of another water circuit equipped with a pump and heated by an exchanger. heat supplied by the exhaust gases. The cooling water circuit and the second water circuit are connected by a thermostatic valve. When the engine reaches its operating temperature, the second heated water circuit is cut by a special thermostat. The heat of vaporization necessary for the fuel is then taken exclusively from the engine's cooling water circuit, then at operating temperature.

Le réchauffage de l'évaporateur de carbu ran' demandant du temps, en particulier lorsque la tem rature ambiante est basse, ltobjet de l'invention est d'indiquer comment, par des mesures appropriées, parvenir à renoncer au réchauffage de l'évaporateur de carburant pour un démarrage à une température ambiante in inférieure à la température de fonctionnement de l'évaporateur. As the heating of the fuel evaporator requires time, in particular when the ambient temperature is low, the object of the invention is to indicate how, by appropriate measures, to achieve renouncing the heating of the fuel evaporator. fuel for starting at an ambient temperature lower than the operating temperature of the evaporator.

L'invention résoud ce problème par le fait que pour le démarrage du moteur à combustion interne lorsqu'il est à une température se situant au-dessous de la température de fonctionnement, est prévu, supplémentairement au réservoir recevant le carburant de fonctionnement, un autre réservoir de carburant pouvant par l'intermédiaire d'une vanne de commutation et de détente être raccordé, en alternance avec le carburant de fonctionnement, au système d'alimentation en carburant du moteur à combustion interne, et par le fait qu'en sortie de l'évaporateur, est disposé un thermostat constatant la température d'eau, lequel actionne au moins indirectement la vanne de commutation et de détente de façon telle que lorsque l'eau de refroidissement est à la température de fonctionnement, l'alimentation soit assurée par le carburant de fonctionnement et, lorsque la température d'eau est inférieure à la température de fonctionnement, par le carburant de démarrage. The invention solves this problem by the fact that for starting the internal combustion engine when it is at a temperature below the operating temperature, there is provided, in addition to the tank receiving the operating fuel, another fuel tank which can be connected, alternately with the operating fuel, to the fuel supply system of the internal combustion engine by means of a switching and expansion valve, and by the fact that at the outlet of the evaporator is arranged a thermostat observing the water temperature, which actuates at least indirectly the switching and expansion valve so that when the cooling water is at operating temperature, the supply is ensured by the operating fuel and, when the water temperature is lower than the operating temperature, by the starting fuel.

Les carburants de démarrage convenant à cet emploi sont des carburants qui sont en phase gazeuse dans les conditions normales, comme le méthane (gaz naturel), le propane, etc. Le carburant de démarrage est, dans ce cas, transporté dans un réservoir distinct et, en fonction de la commande du starter du moteur et de la température régnant à la sortie d'eau de refroidissement de l'évaporateur, amené à la partie supérieure de l'éva- porateur par action d'un thermostat pilotant un organe de commutation et de détente asservi à la température et monté sur la tuyauterie de carburant de démarrage. The starting fuels suitable for this use are fuels which are in the gas phase under normal conditions, such as methane (natural gas), propane, etc. The starting fuel is, in this case, transported in a separate tank and, depending on the engine choke control and the temperature prevailing at the evaporator cooling water outlet, brought to the upper part of the engine. the evaporator by the action of a thermostat controlling a switching and expansion device controlled by the temperature and mounted on the starting fuel piping.

Le moteur peut ainsi être immédiatement démarré à froid, et sans un quelconque temps de réchauffage, par utilisation du régulateur de pression prévu à la sortie de l'évaporateur.The engine can thus be immediately started cold, and without any warm-up time, by using the pressure regulator provided at the outlet of the evaporator.

Simultanément, au démarrage à froid du moteur une pompe de circulation supplémentaire est mise en marche, permettant au transit d'eau de s'effectuer dans l'échangeur thermique alimenté en gaz d'échappement et dans l'évaporateur de carburant. Simultaneously, when the engine is cold started, an additional circulation pump is started, allowing water to flow through the heat exchanger supplied with exhaust gas and through the fuel evaporator.

Pour réduire le temps durant lequel le moteur fonctionne au carburant de démarrage, bien que le moteur lui-même n'ait pas encore atteint sa température de fonctionnement, on peut donner au moteur une structure selon l'invention, en outre, caractérisé en ce que sur le circuit d'eau de refroidissement, est prévu en amont de l'évaporateur (en prenant pour sens de référence celui de l'écoulement), un échangeur thermique pour gaz d'échappement alimenté côté absorption de chaleur par les gaz d'échappement du moteur à combustion interne, que l'évaporateur et l'échangeur thermique pour gaz d'échappement peuvent entre court-circuités par une canalisation appartenant au circuit d'eau et montée en dérivation en aval du thermostat, (en prenant pour sens de référence celui de l'écoulement) canalisation de dérivation sur laquelle est prévue une pompe de circulation distincte disposant de son entrainement propre et d'un système réchauffant le circuit d'eau à partir des gaz d'échappement, par le fait que dans le circuit d'eau de refroidissement est également prévue une canalisation en bipasse mise en circuit ou hors circuit par une vanne thermostatique, et par le fait que le circuit d'eau de refroidissement, sui
vant la position de la vanne thermostatique, conduit à
l'échangeur thermique pour gaz d'échappement par une
tuyauterie ou, par l'échangeur thermique de l'évapora
teur et une autre tuyauterie, revient à la pompe à eau
du moteur à combustion interne.To reduce the time during which the engine runs on starting fuel, although the engine itself has not yet reached its operating temperature, the engine can be given a structure according to the invention, further characterized in that on the cooling water circuit, there is provided upstream of the evaporator (taking the flow direction as reference), a heat exchanger for exhaust gases supplied on the absorption side of heat by the exhaust gases. exhaust of the internal combustion engine, which the evaporator and the heat exchanger for exhaust gases can be short-circuited by a pipe belonging to the water circuit and mounted as a bypass downstream of the thermostat, (taking the direction of reference that of the flow) bypass pipe on which is provided a separate circulation pump with its own drive and a system heating the water circuit from the exhaust gases, thereby that in the cooling water circuit is also provided a bypass pipe switched on or off by a thermostatic valve, and by the fact that the cooling water circuit follows
the position of the thermostatic valve, leads to
the heat exchanger for exhaust gases by a
piping or, through the evaporator heat exchanger
tor and another piping, returns to the water pump
of the internal combustion engine.

Crache à l'échangeur thermique alimenté
par les gaz d'échappement du moteur, disposé en amont
de l'évaporateur de carburant, on obtient par l'intermé
diaire d'un circuit d'eau en bipasse équipé d'une pompe
de circulation un réchauffement efficace et rapide de
l'évaporateur de carburant, réchauffement qui, après
obtention de la température de service, sera ensuite,
par des organes de commutation thermostatiques appropriés,
maintenu à la température d'eau de refroidissement,
c'est-à-dire à niveau de température constant déterminé
de façon optimale pour le fonctionnement du moteur.La vanne de commutation et de détente est pilotépar le
thermostat monté en sortie de l'évaporateur de telle
sorte que, lorsqu'une température déterminée est attein
te pour l'évaporateur, l'arrivée du carburant de démarra
ge soit interrompue.Spits on the supplied heat exchanger
by the engine exhaust, arranged upstream
from the fuel evaporator, we get through
diary of a bypass water circuit equipped with a pump
efficient and rapid warming of
the fuel evaporator, warming which after
obtaining the operating temperature, will then be,
by suitable thermostatic switching devices,
maintained at cooling water temperature,
i.e. at a determined constant temperature level
optimally for engine operation.The switching and expansion valve is piloted by the
thermostat mounted at the evaporator outlet such
so that when a certain temperature is reached
te for the evaporator, the arrival of the starting fuel
ge is interrupted.

Enfin, pour ce qui concerne l'entratnement
de la pompe de circulation, le système d'entratnement
de la pompe de circulation assurant l'écoulement dans
la canalisation de dérivation peut-etre couplé fonction
nellement au thermostat monté sur la tuyauterie condui
sant à l'échangeur thermique pour gaz d'échappement de
façon telle que lorsque cette tuyauterie est mise en
position d'ouverture par la vanne thermostatique et que
la température au thermostat devient de ce fait suffi
sante, la pompe de circulation cesse d'être entraînée,
et inversement.Finally, with regard to training
of the circulation pump, the drive system
of the circulation pump ensuring the flow in
the branch pipe can be coupled function
the thermostat mounted on the piping
health at the exhaust gas heat exchanger
so that when this piping is put in
opening position by the thermostatic valve and that
the temperature at the thermostat therefore becomes sufficient
health, the circulation pump stops being driven,
and vice versa.

Dans ce qui suit, l'invention est expliquée
plus en détail à l'aide d'un exemple d'exécution illustré par une figure.In the following, the invention is explained
in more detail using an example embodiment illustrated by a figure.

Celle-ci représente un schéma d'un moteur à gaz fonctionnant à l'alcool conforme à l'invention. This represents a diagram of a gas engine operating with alcohol according to the invention.

Sur le schéma représenté sur la figure, le carburant liquide est transféré par une pompe à carburant 2 d'un réservoir 1 à un évaporateur de carburant 4 par une canalisation de carburant 3. Par une soupape de surdébit 5, montée entre la pompe à carburant 2 et l'évaporateur 4, le carburant pompé en excédent peut revenir au réservoir 1 par une canalisation 6. In the diagram shown in the figure, the liquid fuel is transferred by a fuel pump 2 from a tank 1 to a fuel evaporator 4 by a fuel line 3. By an overflow valve 5, mounted between the fuel pump 2 and the evaporator 4, the fuel pumped in excess can return to the tank 1 via a line 6.

De l'évaporateur 4, le carburant parvient vaporisé, donc en phase gazeuse, par un système tubulaire 7, au mélangeur air/gaz 8 et, par une tubulure d'admission 9 équipée d'unspapillon 10, aux cylindres d'un moteur à combustion interne 11. From the evaporator 4, the fuel is vaporized, therefore in the gaseous phase, by a tubular system 7, to the air / gas mixer 8 and, by an intake manifold 9 equipped with a valve 10, to the cylinders of an engine with internal combustion 11.

Le circuit d'eau de refroidissement 12 du moteur à combustion interne 11, qui possède sa propre pompe à eau 13, peut être mis en circuit de façon ccnnue, au moyen d'un thermostat 14, en fonction de la température, avec un radiateur 15 du véhicule. The cooling water circuit 12 of the internal combustion engine 11, which has its own water pump 13, can be switched on continuously, by means of a thermostat 14, depending on the temperature, with a radiator. 15 of the vehicle.

Dans le circuit d'eau de refroidissement 12, 12', est prévue de plus une vanne thermo.statique 16 ayant la conformation d'un distributeur 3/2 et commandant le circuit d'eau de refroidissement du moteur il de telle sorte que l'eau de refroidissement parvienne par une tuyauterie 17 à un échangeur pour gaz d'échappement 18 monté en amont de l'échangeur thermique 19 de l'évaporateur 4. Par une canalisation de dérivation 20 partant de l'échangeur thermique 19, le circuit d'eau de refroidissement 12, 17, 20 est raccordé en retour d'écoulement à la pompe à eau 13. In the cooling water circuit 12, 12 ′, a thermostatic valve 16 is also provided, having the shape of a 3/2 distributor and controlling the engine cooling water circuit 11 so that the cooling water reaches a pipe 17 to an exhaust gas heat exchanger 18 mounted upstream of the heat exchanger 19 of the evaporator 4. By a bypass line 20 starting from the heat exchanger 19, the circuit d the cooling water 12, 17, 20 is connected in return flow to the water pump 13.

A côté du circuit d'eau de refroidissement 12, 17, 20, est prévu un autre circuit d'eau 21, 20, 24 doté de sa propre pompe de circulation 23, circuit dé bouchant par la canalIsation 21 dans la tuyauterie 17 et passant également par l'échangeur thermique pour gaz d'échappement 18, et traversant l'échangeur thermique 19 de l'évaporateur 4. Par une canalisation de dérivation 24 partant de la canalsation 20, la liaison avec la pompe de circulation 23 se trouve réalisée et, par là même, le circuit d'eau 21 fermé. Next to the cooling water circuit 12, 17, 20, another water circuit 21, 20, 24 is provided, provided with its own circulation pump 23, a circuit which closes through the channel 21 in the pipe 17 and passes also by the heat exchanger for exhaust gas 18, and passing through the heat exchanger 19 of the evaporator 4. By a bypass pipe 24 starting from the pipe 20, the connection with the circulation pump 23 is achieved and , thereby, the closed water circuit 21.

Pour le départ à froid du moteur à combustion interne 11, est prévu un réservoir 25 de carburant de démarrage, du méthane (gaz naturel) ou du propane par exemple, carburant qui, dans les conditions normales de température et de pression, est en phase gazeuse. Ce réservoir de carburant 25 est raccordé directement, par intercalation d'une vanne de commutation et de détente 26 et montée sur une canalisation 27, à la partie supérieure de l'évaporateur 4. Le moteur 11 à l'état froid peut, par l'intermédiaire d'un thermostat 29 disposé à la sortie (en prenant pour référence le sens de l'écoulement) de l'évaporateur 4, ouvrir la canalisation 27 de façon telle que le carburant de démarrage parvienne à la partie supérieure de l'évaporateur 4 et que le moteur à combustion interne démarre immédiatement, c'est-à-dire sans période de préchauffage. For the cold start of the internal combustion engine 11, a tank 25 of starting fuel is provided, methane (natural gas) or propane for example, fuel which, under normal conditions of temperature and pressure, is in phase carbonated. This fuel tank 25 is connected directly, by means of a switching and expansion valve 26 and mounted on a pipe 27, to the upper part of the evaporator 4. The engine 11 in the cold state can, by l 'via a thermostat 29 placed at the outlet (taking the direction of flow as reference) of the evaporator 4, open the line 27 so that the starting fuel reaches the upper part of the evaporator 4 and the internal combustion engine starts immediately, that is to say without a warm-up period.

L'arrivée du carburant de démarrage du moteur 11 est commandée, en fonction de la température du thermostat 29 prévu à la sortie d'eau de refroidissement de l'évaporateur 4, par une vanne de commutation et de détente 26. The arrival of the starting fuel for the engine 11 is controlled, as a function of the temperature of the thermostat 29 provided at the outlet of the cooling water from the evaporator 4, by a switching and expansion valve 26.

Dans la tuyauterie 17, est montée une sonde de température 30 qui, lorsque la température de fonctionnement du moteur à combustion interne 11 est atteinte, arrête la pompe de circulation 23, mettant ainsi au repos le circuit d'eau 21, 20, 24. In the piping 17, a temperature sensor 30 is mounted which, when the operating temperature of the internal combustion engine 11 is reached, stops the circulation pump 23, thus putting the water circuit 21, 20, 24 to rest.

Claims

1. Internal combustion engine cooled by water and using alcohol as fuel, in particular for commercial vehicles, equipped with a thermostatically controlled cooling water circuit and comprising a water pump and a switching and a fuel evaporator which can be heated by the cooling water circuit, characterized in that, in addition, provision is made for starting the internal combustion engine (11) when it is at a temperature below the operating temperature to the tank (1) receiving the operating fuel, another fuel tank (25) capable of being connected, alternately with the operating fuel, to the system d by means of a switching and expansion valve (26) fuel supply to the internal combustion engine (il), and by the fact that at the outlet of the evaporator (4), is arranged a thermostat (29) recording the water temperature, which actuates at least indi the switching and expansion valve (26) in such a way that when the cooling water is at operating temperature, the supply is ensured by the operating fuel and, when the water temperature is lower than the operating temperature, by the starting fuel.

2. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that in the cooling water circuit (12) is provided, upstream of the evaporator (4) (taking for reference that of the flow), an exhaust heat exchanger (18) supplied on the heat absorption side by the exhaust gases of the internal combustion engine (11), as the evaporator (4) and the heat exchanger by exhaust (18) may be short

circuited by a pipe (24) belonging to the cir

cooked water (21, 20, 24) and mounted bypass downstream

of the thermostat (29), taking as reference direction

that of the flow, bypass pipe (24)

on which a circulating pump is provided

tincte (23) with its own drive and

a system heating the water circuit from

exhaust gas, by the fact that in the water circuit

a cooling channel (12) is also provided

bypass (12 ') on or off circuit

cooked by a thermostatic valve (16), and thereby

that the cooling water circuit (12), following

the position of the thermostatic valve (16), leads to

the exhaust heat exchanger (18) by

the piping (17) or, by the heat exchanger (19)

of the evaporator (4) and the piping (20), returns to the

water pump (13) of the internal combustion engine (11).

3. Internal combustion engine according to

claim 2, characterized in that the drive system of the circulation pump (23) ensuring

the flow in the bypass line (24)

is functionally coupled to the mounted thermostat (30)

on the piping (17) so that when this

piping (17) is put in the open position by the

thermostatic valve (16) and that the temperature at ther

mostat (30) therefore becomes sufficient, the

circulation (23) ceases to be driven, and vice versa.