FR2497286A1 - Bruleur destine au rechauffage de l'air d'admission d'un moteur a combustion interne - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES EQUIPEMENTS AUXILIAIRES DES MOTEURS A COMBUSTION INTERNE. UN BRULEUR DESTINE AU RECHAUFFAGE DE L'AIR D'ADMISSION D'UN MOTEUR COMPREND NOTAMMENT UN CORPS 32 CONTENANT UN PASSAGE DE CARBURANT 52 ET UNE BOUGIE INCANDESCENTE QUI A POUR FONCTION DE CHAUFFER LE CORPS DU BRULEUR AU MOMENT DU DEMARRAGE DE CELUI-CI, POUR FAIRE FONDRE LES DEPOTS DE PARAFFINE QUE LE CARBURANT FORME DANS LE PASSAGE. LE CORPS DU BRULEUR COMPREND UNE CAVITE 86 DESTINEE A RECEVOIR LA BOUGIE INCANDESCENTE AVEC UN FAIBLE JEU QUI DISPARAIT SOUS L'EFFET DE LA DILATATION DE LA BOUGIE DES QUE CETTE DERNIERE EST MISE SOUS TENSION, CE QUI PERMET DE L'ALIMENTER AU DOUBLE DE SA PUISSANCE NOMINALE, POUR FAIRE FONDRE RAPIDEMENT LES DEPOTS DE PARAFFINE. APPLICATION AUX MOTEURS DIESEL.

Description

La présente invention concerne les brIleurs de car-

burant tels que ceux utilisés pour le réchauffage de l'air d'admission d'un moteur à combustion interne, du type décrit dans la demande de brevet US 959 650, déposée le 13 novembre

1978.

Dans les moteurs à combustion interne du type à al-

lumage par compression, on utilise depuis longtemps des re-

chauffeurs d'air d'admission en tant qu'aide à la combustion pour permettre des démarrages rapides et pour contribuer à la limitation des émissions de fumée blanche. De tels réchauffeurs

se présentent généralement sous la forme d'un brCleur de car-

burant monté sur le collecteur d'admission du moteur de façon que les produits de combustion qui sortent du brU1eur soient dirigés par le collecteur d'admission vers les orifices d'ad-' mission des cylindres. Ces produits de combustion générés par le bruleur se mélangent avec l'air de combustion principal

qui traverse le collecteur d'admission et chauffent cet air.

Le brevet US 3 687 122 décrit un exemple d'un réchauffeur d'air d'admission du type à brflleur de carburant. Ce brleur a donné des résultats particulièrement satisfaisants en ce

qui concerne l'obtention d'un allumage rapide et d'une com-

bustion complète du carburant injecté, de façon à procurer un démarrage rapide du moteur et une suppression précoce de

la fumée blanche.

Le. problème de la formation de cristaux de paraf-

fine dans les passages de carburant qui mènent à la zone de

combustion du brîaleur a constitué un obstacle à un fonction-

nement encore plus rapide et fiable des brAleurs de carburant.

En particulier, les moteurs à combustion interne tels que les moteurs de véhicules, sont souvent soumis à des conditions

ambiantes froides dans lesquelles certains carburants, comme-

le carburant pour moteur diesel n02, tendent à produire des dépôts de cristaux de paraffine. Les passages de circulation de carburant de faible diamètre qui sont normalement formés dans le corps d'un brûleur de carburant de type caractéristique

pour le réchauffage de l'air d'admission, présentent une sus-

ceptibilité particulière à ce problème. Bien qu'un léger retard au commencement de la circulation du carburant puisse être

acceptable dans certaines applications de brCleurs de car-

burant, le moindre retard peut avoir une influence importante sur l'efficacité d'un braleur utilisé pour réchauffer l'air

d'admission d'un moteur à combustion interne pendant le démar-

rage.

Diverses techniques ont été développées pour résou-

dre le problème de l'obturation des conduits de carburant

sous l'effet des dépots de paraffine qui se forment sous l'ac-

tion de températures basses, et l'une de ces techniques utili-

se une bougie électrique incandescente du type à résistance placée en position de transfert thermique avec le conduit de carburant du brûleur, de la manière représentée dans le brevet

US Re 25 970. Les bougies incandescentes sont normalement cons-

truites avec une embase filetée et ellescomportent un élément à résistance électrique entouré par une gaine métallique. On affecte normalement à chaque structure de bougie incandescente

un niveau d'alimentation nominal qui est égal au niveau d'ali-

mentation électrique maximal de sécurité au-dessus duquel la bougie tend à présenter un échauffement excessif et à devenir défectueuse prématurément. Le niveau d'alimentation nominal dépend bien entendu, en partie, du mode d'utilisation pour lequel la bougie est conçue. Si la bougie est conçue pour que la gaine métallique vienne en contact avec l'air environnant, le niveau nominal sera inférieur à celui d'une bougie dont la gaine est conçue pour venir en contact avec une matière, telle

qu'un métal, qui a une plus grande capacité de transfert ther-

mique que l'air. Les bougies conçues pour un contact métal sur métal sont cependant de fabrication plus coûteuse, du fait

que les dimensions de la gaine métallique doivent 9tre soi-

gneusement définies pour permettre un assemblage non destructif, tout en assurant un contact correct. Les brevets US 3 689 195 et 3 718 425 montrent des exenples de types spécialisés de

bougies incandescentes.

L'intérêt que présente le fait die chauffer le car-

burant avant de le brûler dans un moteur à combuwticn inter-

ne est bien connu, comme l'tiique le brevet ILc 3 353 520.

Ce moyen semble également avoir été employé dans des struc-

tures de brûleur de ct-zriurant cpour le rKchauflVpe de l'air

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d'admission, comme le montre la figure 7 du brevet US 4 027 642.7

Cependant, on ne trouve dans l'art antérieur aucune description.

d'une structure pratique pour un brûleur de carburant de ré-

chauffage d'air d'admission, chauffé de façon électrique, qui offre une réponse rapide et sûre, tout en permettant une fa-

brication à un coût raisonnable.

Le but fondamental de l'invention est d'apporter une solution aux défauts de l'art antérieur énumérés ci-dessus,: grâce à une structure de réchauffeur d'air d'admission conçue,:i, de façon à assurer un fonctionnement immédiat et sur à des tempe pératures ambiantes basses.!

Un but plus particulier de l'invention est de réalise,.

une structure de réchauffeur d'air d'admission pour un moteur à combustion interne comprenant des moyens de génération de chaleur à résistance électrique destinés à faire fondre des dépôts de paraffine dans les passages de circulation de car-.: burant contenus dans le corps du brûleur.: L'invention a également pour but de réaliser un brt-:! leur de carburant conçu de façon à recevoir une bougie incan ' descente à résistance électrique, pour faire fondre des dépt0: de paraffine, dans lequel la bougie incandescente comprend une X gaine métallique prévue de façon à venir en contact direct -: avec le corps du brûleur, pour permettre un transfert thermiques

métal contre métal entre la bougie incandescente et le corps -

du brûCleur..

L'invention a également pour but de réaliser une / structure de brûleur comprenant des moyens de génération de -' chaleur destinés à faire fondre des dépôts de paraffine dans i le passage d'alimentation en carburant qui est utilisé pour

diriger le carburant vers la structure de brûleur, dans lequel,.

on fait fonctionner les moyens de génération de chaleur appro-.

ximativement au double de leur niveau d'alimentation nominal, pour faire fondre plus rapidement les dép8ts de paraffine. " Un but encore plus particulier de l'invention est de réaliser une structure de brûleur de carburant comprenant un corps qui contient une cavité destinée à recevoir une: bougie incandescente chauffante à résistance électrique qui comporte une gaine métallique extérieure qui est normalemént ' ; prévue pour rayonner de la chaleur dans l'air. Ia cavité est formée de façon à établir un jeu de faible valeur entre les

parois de la cavité et la gaine métallique des moyens de gé-

nération de chaleur au moment du montage du brileur, mais la dilatation entraîne un contact métal contre métal au moment

de la mise sous tension initiale de la bougie incandescente.-

L'invention a également pour but de réaliser une

structure de braleur de carburant comprenant une valve d'ar-

rtt et un corps qui contient un passage de circulation de -

carburant avec retour et des moyens de génération de chaleur.

La valve peut 9tre ouverte pour permettre une libre circula-

tion du carburant vers le bru^leur et le retour d'une partie

du carburant vers la source. Lorsque la valve est fermée, la -

circulation du carburant vers le brInleur et le retour vers la source de carburant sont bloqués. le corps a une forme conçue

de façon à positionner les passages de circulation et la val-

ve aussi prés que possible des moyens de génération de cha-

leur. Tous les buts indiqués ci-dessus sont atteints grtce à un dispositif de réchauffage destiné à réchauffer l'air d'admission d'un moteur à combustion interne qui comprend un

corps de bru^leur contenant un passage de carburant et une bou-

gie incandescente logée dans une cavité du corps de dimensions légèrement supérieures à celles de la bougie incandescente, grâce à quoi la mise sous tension de la bougie incandescente

entraîne une dilatation de cette dernière qui l'amène en con-

tact avec la surface intérieure de la cavité du corps, pour améliorer le transfert thermique vers le corps. La bougie incandescente comprend uregaine métallique qui est normalement prévue pour être en contact avec l'air mais qui se dilate au moment de la mise sous tension, pour venir directement en contact avec le corps, de façon à permettre l'emploi d'un niveau d'alimentation notablement supérieur au niveau nominal,

sans entra ner une défaillance prématurée. Le passage de cir-

culation du carburant est conçu de façon à établir un circuit-

fermé de circulation du carburant comprenant une branche

d'alimentation en L et une branche d'évacuation en B, en po-

sition immédiatement adjacente à la cavité du corps qui reçoit

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1Fa bougie à incandescence. Pendant les périodes au cours des-

quelles le dispositif de réchauffage n'est pas utilisé, des i dépôts de paraffine tendent à se former dans le passage de circulation du corps. L'alimentation de lae bougie incandes-; cente au double de son niveau nominal produit une élévation;?i de température extrêmement rapide qui évite que les dépôts

de paraffine s'opposent à un démarrage rapide du réchauffeur.

Le passage de circulation comporte en outre une cavité de ' circulation qui s'ouvre dans la surface inférieure du corps et communique avec des sections verticales de la branche d'alimentation en L et de la branche d'évacuation en L. Une; branche centrale orientée verticalement s'élève à partir de! la-cavité de circulation pour alimenter en carburant une buse d'orientation générale horizontale qui reçoit-également de; l'air par un passage d'alimentation en air, pour vaporiser le Y carburant selon une configuration de vaporisation prédéterminée.,$,

Les sections orientées verticalement des branches d'alimenta-..

tion et d'évacuation et la branche centrale sont toutes dispoci! sées au m4me emplacement qui est de façon générale parallèle à l'axe longitudinal de la bougie incandescente, de façon à!' placer le passage de carburant aussi près que possible de la, source de chaleur que constitue la bougie incandescente. La

cavité de circulation est conçue de façon à recevoir un élé-

ment de valve actionné par un électro-aimant qui est position- d,, né de façon à se déplacer entre une première position dans la-:' quelle la circulation du carburant est bloquée et une seconde

position dans laquelle le carburant peut circuler librement '.

La cavité de circulation est également placée près des moyens -

de génération de chaleur, pour permettre une fusion rapide.

des dépots de paraffine dans la cavité de circulation, au mo- -t

ment de la. mise en fonctionnement dua brftleur.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la-

description qui va suivre d'un mode de réalisation et en se:

référant aux dessins annexés sur lesquels::: La figure 1 est une vue de dessus, partiellement arrachée, d'un moteur à combustion interne équipé d'un brlleur

de carburant conçu conformément à l'invention, pour être uti-

lise en tant que dispositif réchauffeur d'air d'admission; :i La figure 2 est une vue en perspective du bru^leur de carburant représenté sur la figure 1; La figure 3 est une vue d'extrémité en élévation du brCleur de carburant représenté sur la figure 2; La figure 4 est une coupe du brfleur de carburant selon-les lignes 4-4 de la figure 3, combinée avec une vue latérale en élévation d'un organe de manoeuvre de valve; La figure 5 est une vue latérale en élévation d'une bougie incandescente destinée à ttre utilisée dans le brAleur de carburant qui est représenté sur les figures 1 à 4; Ie. figure 6 est une vue latérale en élévation du brûleur de carburant représenté sur les figures 1 à 4; La figure 7 est une coupe d'une partie arrachée du braleur de carburant, selon les lignes 7-7 de la figure 6; La figure 8 est une vue de dessous du briAleur de carburant représenté sur la figure 7; et

La figure 9 est un graphique destiné à la comparai-

son de la température du brûleur de carburant au cours du

temps, pour différents niveaux et différentes durées d'ali-

mentation électrique de la bougie incandescente.

L'invention concerne un brCleur de carburant destiné

à ttre utilisé dans un dispositif de réchauffage d'air d'ad-

mission pour un moteur à combustion interne. Le brûleur est caractérisé par une possibilité de démarrage très rapide avec néanmoins une structure relativement simple, ce qui fait que le bru^leur peut être fabriqué de façon économique et qu'il

fonctionne de manière fiable. Pour permettre une bonne com-

péhension de l'invention, on considèrera initialement la fi-

gure 1 qui représente un moteur à combustion interne 2 du type

à allumage par compression, qui comprend un collecteur d'admis-

sion 4 conçu de façon à recevoir de l'air d'admission provenant d'un turbocompresseur 6. Une extrémité d'un passage d'air 8 est branchée au collecteur d'admission 4 et son autre extrémité

est branchée à l'étage de compresseur 10 du turbocompresseur 6.

Le collecteur d'admission 4 est conçu de façon à répartir l'air provenant du turbocompresseur 6 vers chacun des orifices d'admission 12 conduisant aux cylindres respectifs du moteur,

non représentés.

Les détails du fonctionnement d'un moteur du type

représenté sur la figure 1 sont bien connus. On peut cepen-

dant dire brièvement que le moteur diesel comprime l'air dans

les cylindres au moyen de pistons (ni les pistons ni les cy-

lindres ne sont représentés), de façon à atteindre des tem- pératures suffisamment élevées pour donner lieu à un allumage spontané du carburant injecté dans chaque cylindre au point

haut de la course de compression. L'explosion résultante dé-

place les pistons vers le bas et produit un mouvement de ro-

tation d'un vilebrequin du moteur (qui n'est pas représenté non plus). Les gaz d'échappement sont expulsés du moteur par un collecteur d'échappement 14 qui fait passer les gaz à travers un étage de turbine 16 du turbocompresseur 6. L'étage

de turbine 16 est accouplé mécaniquement à l'étage de compres-

seur 10 pour fournir de l'air sous pression au collecteur d'admission 4. Lorsque la température de l'air ambiant est basse, un moteur diesel nécessite une assistance, par exemple

par réchauffage de l'air d'admission, pour pouvoir démarrer.

En outre, les moteurs modernes avec turbocompresseur et post-' refroidissement peuvent également nécessiter un réchauffage

de l'air d'admission pendant certaines conditions de fonction-

nement, pour éviter l'apparition de fumée blanche et d'autres

émissions d'échappement à proscrire.

Un moyen pour réchauffer efficacement l'air dradmis-

sion d'un moteur à allumage par compression consiste à monter

un bru^leur de carburant auxiliaire dans le collecteur d'admis-

sion du moteur. L'invention porte sur un-brOleur de carburant conçu dans ce but. Cependant, avant de décrire les détails du bru^leur considéré, on se référera encore à la figure 1 pour montrer comment un tel bru^leur de carburant, qui est désigné par la référence 18, fonctionnerait dans le moteur à allumage par compression 2 qui est représenté. Pour répartir l'effet de réchauffage de la flamme que produit le brûleur 18, on peut monter un tube de répartition 20 pour faire en sorte que l'air réchauffé soit réparti uniformémeint entre les orifices d'admission 12. Le bru^leur 18 peut être alimenté en carburant

par un système d'alimentation en carburant 22 du type à -

retour. Le système d'alimentation en carburant 22 comprend -3 I - plus particulièrement une branche d'alimentation 24 destinée à faire circuler un volume de carburant dépassant celui qui est effectivement consommé par le braleur, et un conduit de retour 26 destiné à ramener le carburant en excès vers le réservoir de carburant du moteur (non représenté). Le brtleur de carburant 18 peut employer une buse de pulvérisation de carburant (non représentée) qui est alimentée en air par un

système d'alimentation en air 28 branché au brileur de car-

burant au moyen d'un conduit d'alimentation en air 30O On va maintenant considérer la figure 2 sur laquelle le brCleur de carburant 18 est représenté en perspective. Ce

brûleur comprend un corps 32 qui comporte une partie 34:con.

sistant en une paroi de forme générale cylindrique contenant la chambre de combustion (non représentée), avec à l'une de ses extrémités un orifice de sortie du gaz de combustion 'qui

est conçu de façon à communiquer avec l'intérieur du collete-

teur d'admission 4 de la figure 1. Des moyens de montage se-

présentant sous la forme d'une bride 36 de forme générale pla-

ne sont réalisés d'un seul tenant avec le corps 32, pour pet-

mettre le montage du corps sur le collecteur d'admission 4 dans une position telle que l'orifice de sortie de gaz de

combustion du brdleur de carburant communique avec le collec-

teur d'admission. Une ouverture taraudée 38, communiquant -

avec l'intérieur de la chambre de combustion, est conçue de façon à recevoir un dispositif d'allumage du type bougie

(non représenté), destiné à déclencher la combustion à l'in-

térieur de la chambre de combustion. le corps 32 comporte en

outre une seconde partie 40 qui contient les passages de car-

burant et d'air, ainsi qu'une cavité taraudée destinée à re-

cevoir une buse de pulvérisation qu'on décrira ci-après de façon plus détaillée. La seconde partie 40 contient également

une cavité destinée à recevoir des moyens électriques de gé-

nération de chaleur 42, capables de générer une chaleur suf-

fisante, lorsqu'ils reçoivent un niveau prédéterminé de

puissance électrique, pour faire fondre les dépôts de paraf-

fine formés dans les passages d'alimentation en carburant contenus dans le corps de brUleur 32. La figure 2 montre en particulier un orificed'évacuation de carburant 44 destiné

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à être branché-au conduit d'évacuation 26 représenté sur la figure 1. On voit également un orifice d'alimentation en air 46 destiné à être branché au conduit d'alimentation en air 30 (figure 1), pour fournir l'air que nécessite le braleur de carburant 18. On va maintenant considérer la figure 3 qui montre une vue d'extrémité en élévation du brûleur de carburant de -+J la figure 2, sur laquelle les éléments correspondants sont "g désignés par les mêmes numéros que sur la figure 2. On peut voir en particulier que la bride plane 36 a une configuration extérieure de forme générale carrée et contient quatre passa ges de boulons 48 destinés à la fixation du corps de bruftleur

sur le collecteur d'admission du moteur à combustion interne.

La figure 3 montre plus particulièrement la positionn et la configuration des passages internes pour l'air et pour le carburant qui se trouvent dans la seconde partie 40 du corps 32. Un orifice d'alimentation en air 46 communique avec un passage d'air 461 qui s'étend latéralement dans le corps et se termine en une position qui est de façon générale adja-.R cente à un axe central, comme on le décrira ci-après de façon

plus complète. L'orifice d'évacuation de carburant 44 commu-

nique avec une branche d'évacuation 441, ayant une forme gé-

nérale en L, qui comprend une section d'orientation générale horizontale 48 s'étendant entre l'orifice d'évacuation 44 et;> l'axe central du corps. Une seconde section (non représentée) de la branche d'évacuation 44' s'étend dans une direction générale verticale depuis l'extrémité intérieure de la section 48 jusqu'à la surface inférieure de la seconde partie 40 du corps 32 du brn1eur. le carburant qui est dirigé vers le bru EN leur par le conduit 24 (figure 1) entre dans la structure de bru^leur par l'orifice d'alimentation en carburant 50. Une branche d'alimentation en carburant 52, de forme générale en y, communique avec l'orifice d'alimentation en carburant 1

et elle comporte une section d'orientation générale hori-

zontale 54 et une section d'orientation-gênérale verticale 56 qui est reliée à la section horizontale 54 au niveau d'un

point qui se trouve sur l'axe central du corps du brûleur.

On va maintenant considérer la figure 4 qui permet 1 0

de comprendre plus aisément le chemin de circulation particu-

lier du carburant à l'intérieur du corps du bru^leur. La figu-

re 4 est une coupe du corps du braleur et elle montre plus clairement la configuration de la partie de paroi cylindrique 34. L'intérieur de la partie 34 définit la chambre de combus- tion 58 dans laquelle le carburant est pulvérisé par une buse de carburant 60, selon une configuration de pulvérisation prédéterminée qui est conçue de façon à être complémentaire de la forme de la chambre de combustion 58, afin de former une configuration toroidale de gaz de combustion circulant

en boucle, de la manière qui est décrite de façon plus dé-

taillée dans la demande de brevet US 959 650 précitée. Ia par-

tie 34 comprend une paroi d'extrémité 64 qui est disposée de façon générale perpendiculairement à l'axe central du corps du brûleur. La paroi 62 contient un orifice de sortie de gaz de combustion 62 qui est placé face à la buse de carburant 60. La taille de l'orifice de sortie de gaz de combustion 62, la forme de la configuration de carburant pulvérisé établie par la buse 60 et le diamètre de la chambre de combustion 58 sont tous définis avec soin conformément aux enseignements de la demande de brevet précitée, pour produire une flamme

de combustion extrêmement stable et fiable qui est relative-

ment insensible aux courants transversaux et/ou aux variations

de pression dans le collecteur d'admission.

La figure 4 fait clairement apparaître une cavité de circulation de carburant 66, de forme générale circulaire, contenue dans la face inférieure de la seconde partie 40 du corps 32 du brûleur. La cavité de circulation circulaire 66

communique avec la section verticale 56 de la branche d'ali-

mentation en carburant 52 et elle communique également avec une section verticale 68 de la branche d'évacuation 44'. Une branche centrale 70, orientée verticalement, s'étend entre la cavité de circulation 66 et une cavité d'alimentation 72, d'orientation générale horizontale, qui communique directement avec la buse 60. On peut voir maintenant que le carburant

est dirigé vers la buse de brûleur 60 par un passage d'ali-

mentation en carburant qui est formé par la branche d'alimen-

tation en carburant 5.2, la cavité centrale de circulation de 24972$t

carburant 66, la branche centrale 70 et la cavité d'alimenta-

tion 72. La partie du carburant reçu par l'orifice d'alimen- C tation en carburant 50 qui n'est pas pulvérisée par la buse j est évacuée de la cavité de circulation de carburant 66 par la branche d'évacuation 44'. Bien que ceci ne soit pas

spécialement représenté sur la figure 4, l'air qui est intro-

duit dans le corps du brCleur*par l'orifice d'alimentation en

air 44 et le passage d'air 46' passe dans une cavité d'ali-

mentation en air 74, pour fournir de l'air à la buse de car-

burant 60.

La figure 4 montre également une structure de valve 76 destinée à commander la circulation du carburant dans le

corps du brûleur, et cette structure comprend un élément de.

valve 78 mobile entre une première position dans laquelle la < circulation du carburant est bloquée entre les sections 56 et 60 et la branche centrale 70, et une seconde position, représentée sur la figure 4, dans laquelle le carburant peut circuler selon la configuration représentée par les flèches 80. Un organe de manoeuvre à électro-aimant 82, accouplé à l'élément de valve 78, est utilisé pour déplacer l'élément de

valve 78 entre les première et seconde positions, sous l'ef-

fet d'un signal électrique qui est appliqué par des fils 84, Pour assurer un fonctionnement rapide et fiable du brûleur de carburant représenté sur la figure 4, même à des températures ambiantes basses, des moyens de génération de

chaleur 42 sont placés partiellement dans une cavité 86, re-

présentée en pointillés, dans une position aussi proche que possible du passage de circulation de carburant que forment la branche d'alimentation en carburant 52 (comprenant les sections 54, 56), la cavité de circulation 66, la branche Jt centrale 70 et la cavité d'alimentation 72. Les moyens de

génération de chaleur 42 peuvent prendre la forme d'une bou-

gie incandescente 87 qu'on décrira ci-après de façon plus détaillée. Il faut noter que tous ces passages sont placés aussi près que possible des moyens de génération de chaleur 42, tout en faisant en sorte que les parties intermédiaires

du corps du brIleur aient une épaisseur suffisante pour don-

ner une résistance mécanique suffisante à la structure de corps résultante. Comme il ressort de façon évidente de la

figure 4, la branche centrale 70, la section 68 et la sec-

tion 56 sont toutes disposées parallèlement et verticalement dans un seul plan qui est de façon générale parallèle à l'axe longitudinal de la bougie incandescente 87. la section 54 et la cavité de circulation 66 sont placées respectivement au-dessus et au-dessous de la bougie incandescente 87, dans une orientation qui est de façon générale perpendiculaire au plan vertical qui contient la branche 70 et les sections 68 et 56. Avec cette configuration, on voit que le chemin de

circulation du carburant dans le corps 32 est tel que le car-

burant circule de trois côtés séparés de la bougie incandes-

cente, pour augmenter au maximum les possibilités de transfert

thermique de la bougie incandescente.

le corps 32 est normalement formé en une matière métallique moulée, comme de la fonte, ayant une capacité de conduction thermique élevée entre la cavité 86 et le passage

de carburant qui est contenu dans le corps du briCleur. Pour -

des raisons qu'on expliquera ci-après de façon plus détail-

lée, les moyens de génération de chaleur 42 et la cavité 86 sont formés de façon à assurer un contact métal contre métal,

pour améliorer encore davantage les caractéristiques de trans-

fert thermique de la structure de brûleur de carburant. En particulier, les moyens de génération de chaleur 42 peuvent consister en une bougie incandescente 87 de type classique, comme la bougie CHAMPION AG-41 vendue par la firme Champion Spark Plug Co., 900 Upton Avenue, Toledo, Ohio, qui a une puissance nominale de 95 W lorsqu'elle est alimentée sous 11 V. Ce type de bougie (représenté sur la figure 5) comporte un élément chauffantbobiné enfermé dans une gaine métallique 88 qui est normalement prévue pour le transfert de chaleur vers l'air environnant. Comme le montrent les figures 4 et 5, la bougie incandescente 87 comporte également une partie filetée 83 destinée à se visser dans un prolongement taraudé de la cavité 86 qui est formé par un écrou 81 fixé au corps 32 d'une certaine manière, par exemple par soudage. On peut utiliser une tête hexagonale 85, formée d'une seule pièce avec la bougie incandescente, pour permettre de bloquer la 2497286v bougie en place avec une clé. En faisant en sorte que la gaine métallique soit en contact métal contre métal avec le corps

du brûAleur, on peut augmenter notablement le niveau de puis-

sance appliqué à la bougie incandescente, par rapport au ni-

veau nominal, sans crainte que la gaine 88 atteigne une tèni- pérature excessivement élevée qui entraînerait une défaillance

prématurée de la bougie incandescente. Une alimentation élec-

trique 89 est connectée à la bougie incandescente 87 et elle est conçue de façon à alimenter la bougie incandescente à un

niveau prédéterminé tel que 24 V, pendant une durée prédéter-

minée telle que 30 ou 60 secondes.

On va maintenant considérer les figures 6 et 7 qui permettront de comprendre de façon plus précise les principes de montage et de fonctionnement de la bougie incandescente quij

sont associés à l'invention. Sur ces figures, la bougie incan-

descente de la figure 5 est représentée dans une position dans laquelle elle est montée dans le corps 32 du br-aleur, de telle

façon que la gaine métallique 88 soit logée dans la cavité 86.

Comme le montre plus clairement la coupe agrandie de la f iguwe 7, la gaine métallique 88 a un diamètre extérieur légèrement

inférieur au diamètre intérieur de la cavité 86. Cette dif-

férence de taille établit un jeu "sa" qui est d'une importance vitale au moment du montage de la bougie incandescente 87 dans le corps du brûleur. Plus précisément, la gaine métallique 88 t d'une bougie-incandescente de type classique, prévue pour le

transfert de chaleur du métal vers l'air n'est pas suffisam-

ment résistante pour supporter les forces de déformations

auxquelles la gaine serait soumise si la cavité 86 était for-

mée pour établir un contact direct avec la gaine 88 au moment

de l'opération d'assemblage. Le jeu "la", qui est approximati-

vement de 0,025nmu est suffisamment faible pour qu'au moment de la mise sous tension initiale de la bougie incandescente,,, la dilatation de la gaine 88 produite par la température pro- -R duise un contact métal contre métal presque immédiat avec le corps 32 du br-aleur, ce qui entraîne un'plus grand transfert thermique vers le, corps et limite la température supérieure de la gaine 88 et de l'élément chauffant résistif 90 qui est monté à l'intérieur. En définissant la forme de la cavité 86 de la manière décrite ci-dessus, il est possible d'alimenter en toute sécurité la bougie incandescente 87 avec un niveau

de tension égal au double de la valeur nominale pour la bou-

gie incandescente. Avec ce niveau d'alimentation, on obtient une augmentation extrêmement importante de la vitesse de fu- sion des cristaux de paraffine déposés dans le passage de

circulation de carburant du corps 32, en comparaison de l'ali-

mentation de la même bougie incandescente à sa valeur nominale.

Bien qu'on obtienne cette augmentation extrêmement importante

des possibilités de génération de chaleur de la bougie incan-

descente, on évite toute détérioration de la gaine métallique 88 au moment du montage, en établissant le jeu "a" mentionné ci-dessus. En l'absence d'un tel jeu, la gaine 88 n'aurait pas une résistance suffisante pour supporter la déformation au moment du montage. L'alternative consisterait à utiliser une structure de bougie incandescente conçue spécialement qui augmenterait de façon très appréciable le coet de fabrication

de la structure de brtleur considérée.

* On ne mentionnera la figure 8 que pour dire qu'il

s'agit d'une vue de dessous de la structure de bruleur, mon-

trant une partie des passages d'air et de carburant, repré-

sentés en pointillés.

La figure 9 est un graphique qui montre les avanta-

ges relatifs du doublement du niveau d'alimentation de la bougie incandescente. En particulier, les lignes en pointillés 1-1 et 1-2 représentent la température de la partie la plus chaude et de la partie la plus froide du corps du brCleur lorsque la bougie incandescente est alimentée pendant 60 s à 12 V. Les lignes en tirets courts 1-3 et 1-4 montrent les températures des parties correspondantes du corps du brûleur lorsque la bougie incandescente est alimentée pendant 30 s à 24 V. Enfin, les lignes 1-5 et 1-6 montrent les températures

du corps du brûleur lorsque la bougie incandescente est ali-

mentée pendant 60 s à 24 V. Les températures plus élevées

que représentent les lignes 1-3 à 1-6, par rapport aux tem-

pératures que représentent les lignes 1-1 et 1-2,démontrent clairement les avantages associés auL niveau d'alimentation électrique plus élevé qui est rendu possible prmr la conception

du corps du brilleur décrite ci-dessus.

-L'invention présente une utilité particulière dans ' la réalisation d'une source de chaleur pour l'air d'admission.]i d'un moteur à combustion interne. En particulier, le briIleur:ii de carburant décrit est extrêmement utile pour assurer un démarrage rapide et sûr des moteurs à combustion interne équi-,J

pés d'un turbocompresseur, du type à allumage par compressio&..

La structure de brûleur décrite présente également une utilitY;!'4

dans une vaste gamme d'autres applications dans lesquelles il -

est souhaitable d'obtenir un démarrage rapide et sur, mSme à i

des températures ambiantes basses.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuven*'i ttre apportées au dispositif décrit et représenté, sans sorti z'

du cadre de l'invention.

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Claims (18)

REVENDICATIONS

1. Structure de brûleur pour un carburant liquide du type ayant tendance à former à une température ambiante

basse des dépôts de paraffine qu'on peut faire fondre, carac-

térisée en ce qu'elle comprend: (a) (32) un corps contenant un passage de carburant par lequel le carburant circule d'une source de carburant vers une zone de combustion, ce corps

contenant en outre une cavité (86) de taille prédéterminée desti-

née à recevoir une source de chaleur; et (b) des moyens de génération de chaleur (42) positionnés à l'intérieur de cette cavité (86) de façon à générer une chaleur suffisante, en présence d'un niveau prédéterminé d'alimentation électrique, pour faire

fondre les dépôts de paraffine formés dans le passage de car-

burant, ces moyens de génération de chaleur (42) comprenant une partie extérieure (88) conductrice de la chaleur-qui se dilate depuis une première taille dans laquelle il existe un jeu entre la cavité (86) et la partie extérieure conductrice de chaleur, jusqu'à une seconde taille dans laquelle la partie extérieure conductrice de-chaleur (88) vient en contact direct avec les parois intérieures de la cavité (86), chaque fois que les moyens de génération de chaleur (42) sont alimentés pendant une durée

minimale prédéterminée au niveau prédéterminé.

2. Structure de brûleur selon la revendication 1, -

caractérisée en ce que les moyens de génération de chaleur (À2) sont conçus pour rayonner de-la chaleur dans l'air ambiant, ces moyens de génération de chaleur (42) ont un niveau noninal > d'alimentation électrique qui définit un niveau d'alimentation maximal de sécurité lorsque les moyens de génération de chaleur (42) sont utilisés pour rayonner de la chaleur dans l'air ambiant, et ce niveau nominal est notablement inférieur au

niveau d'alimentation prédéterminé.

3. Structure de brûleur selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens d'alimentation électriques (89) branchés aux moyens de génération de chaleur pour assurer l'alimentation électrique des moyens de génération de chaleur (42) au niveau d'alimentation électrique prédéterminé, ce niveau d'alimentation électrique (89) prédéterminé éêtant

approximativement égal au double du niveau d'alimentation -

électrique nominal.

4. Structure de brûleur selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend une buse (60) destinée à pulvériser le carburant dans la zone de combustion (58), un orifice d'alimentation (50) destiné à introduire le carburant dans le corps (32) et un orifice d'évacuation (44) destiné à

évacuer la partie du carburant introduite dans le corps (32) -

par l'orifice d'alimentation (50) qui n'est pas pulvérisée par la buse (60), le passage de carburant comprenant une branche d'alimentation (52) qui s'étend à partir de l'orifice d'alimentation (50) vers la buse (60) et une branche d'évacuati, u (44') qui s'étend entre la branche d'alimentation et l'orifice X d'évacuation.

5. Structure de brûleur selon la revendication 1, caractérisée en ce que la buse (60) comporte un pulvérisateur dei X carburant destiné à combiner le carburant avec l'air et à pul-ô

vériser le carburant et l'air selon une configuration de pul--

vérisation prédéterminée, et le corps (32) comprend un orifice

d'alimentation en air (46) destiné à introduire de l'air dans le-

corps (32) et il contient un passage d'alimentation en air (46').) s'étendant entre la buse (60) et l'orifice d'alimentation en

air (46).

6. Structure de brûleur selon la revendication 4, caractérisée en ce que le corps (32) contient des moyens de

limitation de température destinés à limiter la température su-

périeure atteinte par les moyens de génération de chaleur (42) lorsqu'ils sont alimentés au niveau prédéterminé, et ces moyens de limitation de tempréature comprennent une matière ayant une S, capacité de conduction thermique élevée qui est placée entre

la cavité (86) et le passage de carburant.

7. Structure de brûleur selon la revendication 4,

caractérisée en ce que le passage de carburant comprend une.

cavité d'alimentation en carburant (66) qui est formée sous la-

cavité de réception de source de chaleur (86) et une branche centrale (70) s'étendant verticalement à partir de la cavité d'alimentation en carburant (66) vers la buse; la branche d'alimentation (52) comprend une première section d'alimentation g (54) qui est placée au-dessus de la cavité de source de chaleur (86) et qui s'étend horizontalement vers l'intérieur en directioS de la partie centrale du corps (32), et une seconde section d'alimentation (56) qui s'étend verticalement à partir de la

première section d'alimentation (54) vers la cavité d'alimen-

tation en carburant (66); et la branche centrale (70) et la seconde section d'alimentation (56) sont situées de façon générale dans un plan vertical qui est orienté parallèlement à l'axe longitudinal de la cavité de réception de source de

chaleur (86).

8. Structure de brûleur selon la revendication 7, caractérisée en ce que la branche d'évacuation (44') comprend une première section (68) qui s'étend verticalement à partir de la cavité d'alimentation (66) et une seconde section (48) qui s'étend horizontalement à partir de la première section (68) en direction de l'orifice d'évacuation (44'), et la première section (68) est contenue dans le plan vertical qui est défini par la branche centrale (70) et par la seconde

section d'alimentation (56).

9. Dispositif de réchauffage d'air d'admission, destiné à réchauffer l'air d'admission qui traverse le collecteur d'admission d'un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend: (a) un corps (32) contenant une chambre de combustion (58) munie d'un orifice de sortie de gaz de combustion (62), un passage de carburant par lequel le carburant circule d'une source de carburant vers la chambre de combustion (58), et une cavité (86) de taille prédéterminée destinée à recevoir une source de chaleur, ce corps (32) comprenant des moyens de montage (36) destinés au montage du corps (32) sur un collecteur d'admission (4) dans une position telle que l'orifice de sortie

de gaz de combustion (62) communique avec le collecteur d'ad-

mission (4); et (b) des moyens de génération de chaleur (42) placés à l'intérieur de la cavité (86) de façon à générer une chaleur suffisante, sous l'effet d'un niveau d'alimentation électrique prédéterminé, pour faire fondre des dépôts de paraffine formés dans le passage. de carburant, ces moyens de génération de chaleur (42) comprenant une partie extérieure (88) conductrice de la chaleur qui se dilate depuis une première taille dans laquelle il existe un jeu entre la cavité (86) et la partie extérieure (88) conductrice de la chaleur, jusqu'à une seconde taille dans laquelle la partie extérieure conductrice de la chaleur vient en contact direct avec les parois intérieures de la cavité (86), chaque fois que les moyens de génération de chaleur (42) sont alimentés

pendant une durée minimale prédéterminée au niveau prédéterminé.

10. Dispositif de réchauffage d'air d'admission selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de génération de chaleur (42) sont conçus pour rayonner de la chaleur dans l'air ambiant, ces moyens de génération de chaleur (42) ont un niveau nominal d'alimentation électrique qui définit un niveau d'alimentation maximal de sécurité lorsque les moyens de génération de chaleur (42) sont utilisés pour rayonner de la chaleur dans l'air ambiant, et ce niveau nominal est notablement

inférieur au niveau d'alimentation prédéterminé.

11. Dispositif selon la revendication 10, caracté-

risé en ce qu'il comprend en outre des moyens d'alimentation électriques (89) connectés aux moyens de génération de chaleur (42), pour assurer l'alimentation électrique des-moyens de génération de chaleur (42) au niveau d'alimentation électrique prédéterminé, pendant une durée prédéterminée qui commence au moment du démarrage du moteur à combustion interne, et le

niveau d'alimentation électrique prédéterminé est approximative-

ment égal au double du niveau d'alimentation électrique nominal.

12. Dispositif selon la revendication 9, caracté-

risé en ce qu'il comprend en outre une buse (60) destinée à pul-

vériser le carburant dans la chambre de combustion, un orifice d'alimentation (50) destiné à introduire le carburant dans le corps (32) et un orifice d'évacuation (44) destiné à évacuer la partie du carburant introduit dans le corps (32) par l'orifice d'introduction (50) quin'est pas pulvérisée par la buse (60); et le passage de carburant comprend une branche d'alimentation (52) qui s'étend entre l'orifice d'alimentation (50) et la buse (60), et une branche d'évacuation (44') qui s'étend entre

la branche d'alimentation (52) et l'orifice d'évacuation (44).

13. Dispositif selon la revendication 9, caracté-

risé en ce que la buse (60) comporte un pulvérisateur de carburant destiné à combiner le carburant avec l'air et à pulvériser le carburant et l'air selon une configuration de pulvérisation

prédéterminée, et le corps (32) comprend un orifice d'alimen-

tation en air (46) destiné à introduire de l'air dans le corps (32) et il contient un passage (46')d'alimentation en air s'étendant entre la buse (60) et l'orifice d'alimentation en

air (46).

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14. Dispositif selon la revendication 12, caracté-

risé en ce que le corps (32) contient des moyens de limitation de température destinés à limiter la température supérieure atteinte par les moyens de génération de chaleur (42) lorsqu'ils sont alimentés au niveau prédéterminé, et ces moyens de limitation de température comprennent une matière ayant une capacité de conduction thermique élevée qui est placée entre la cavité

(86) et le passage de carburant.

15. Dispositif selon la revendication 14, caracté-

risé en ce qu'il comprend une structure de valve (76) destinée à commander la circulation du carburant dans le passage de carburant, et cette structure de valve (76) comprend un élément de valve mobile (78) entre une première position dans laquelle la branche d'alimentation (52) et la branche d'évacuation (44') sont bloquées, et une seconde position dans laquelle le carburant peut circuler dans la branche d'alimentation (52)

et la branche d'évacuation (44'>.

16. Dispositif selon la revendication 15, caracté-

risé en ce qu'il comprend en outre un organe de manoeuvre

de valve (82) qui, lorsqu'il est excité de façon électrique, dé-

place l'élément de valve (78) entre les première et seconde posi-

tions.

17. Dispositif selon la revendication 12, caracté-

risé en ce que le passage de carburant comprend une cavité d'alimentation en carburant (66) qui est formée sous la cavité (86) de réception de source de chaleur et une branche centrale

(70) s'étendant verticalement à partir de la cavité d'alimen-

tation en carburant vers la buse (60); la branche d'alimen-

tation (52) comprend une première section d'alimentation (54) qui est placée au-dessus de la cavité (86) de source de chaleur et qui s'étend horizontalement vers l'intérieur en direction de la partie centrale du corps (32), et une seconde section d'alimentation (56) qui s'étend verticalement à partir de

la première section d'alimentation (54) vers la cavité d'ali-

mentation en carburant (66); et la branche centrale (70) et la seconde section d'alimentation (56) sont situées de façon générale dans un plan vertical qui est orienté parallèlement à l'axe longitudinal de la cavité de réception de source de chaleur.

18. Dispositif selon la revendication 17, caracté-

risé en ce que la branche d'évacuation (44') comprend une première section (68) qui s'étend verticalement à partir de la cavité d'alimentation (66) et une seconde section (48) qui s'étend horizontalement à partir de la première section (68) en direction de l'orifice d'évacuation (44),et la première section (68) est contenue dans le plan vertical qui est défini par la branche centrale (70) et par la seconde

section d'alimentation (56).

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