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WO 00/05499 _ 1 _ PCTBE99/00093
Procédé et dispositif de traitement de fluide
La présente invention concerne un procédé et dispositif
pour traiter un carburant, en particulier un carburant
destiné à alimenter un moteur à combustion interne.
On connaît un nombre considérable de dispositifs
magnétiques destinés à traiter des fluides, le plus
souvent l'eau pour empêcher la formation de tartre. On
connaît cependant aussi le traitement magnétique du
carburant pour moteur afin de réduire les composés les
plus nocifs rejetés par ce moteur et/ou améliorer les
performances de ce moteur.
On citera notamment les demandes de brevet européen
publiées sous les n° 0 073 077, 0 235 070, 0 544 395,
0 473 133 et la demande PCT WO 93/10894.
Le plus souvent le carburant est amené à circuler dans un
conduit entouré d'aimants permanents ou plus rarement
entourant un aimant permanent. De très nombreuses
configurations d'aimants permanents ont été décrites et
revendiquées.
La présente invention a pour but de proposer une
amélioration à ce type de procédé et à un dispositif
adapté pour appliquer cette amélioration. Le dispositif
est facile à adapter par exemple à des véhicules à moteur,
à des brûleurs ou à des groupes électrogènes, et permet
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d'atteindre des performances améliorées, essentiellement
au niveau de la consommation et des émissions de fumées
(opacité) pour un moteur Diesel.
L'invention propose un dispositif de traitement d'un
carburant caractérisé en ce que le carburant destiné à
alimenter un moteur est aspiré â partir d'un espace
confiné soumis à un champ magnétique, ledit espace ,
formant êventuellement un sous-réservoir, faisant partie
d'un volume principal formant réservoir ou étant en
communication avec ce réservoir principal.
Dans la présente description, les termes "confiné" et
"espace confiné ou de confinement " se rapportent à un
volume essentiellement plus refermé que ne l'est celui à
partir duquel le carburant d'un réservoir usuel est
aspiré, ce volume devant cependant être ouvert ou en
communication directe avec le volume plus important
constituant l'essentiel du réservoir. L'effet de
confinement aux environs de la sortie de carburant limite
l'effet de mélange global du carburant à ce niveau, effet
de mélange dû à l'agitation normale du réservoir.
Le rapport du volume de l'espace confiné et du volume du
réservoir principal est de préférence inférieur à 1:10,
plus préférentiellement inférieur à 1:50. Le volume de
l'enceinte est néamnoins plus spécifiquement dépendant de
la consommation du moteur de sorte que le temps de
résidence moyen dans l'enceinte comprenant l'élément actif
magnétique variera de préférence de 5 à 20 min. de
préférence environ 10 min.
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Selon un mode de réalisation, l'espace confiné peut être
une enceinte immergée dans le réservoir ou située en
dehors du réservoir. I1 peut cependant aussi s'agir d'un
endroit particulier du réservoir, le confinement étant
provoqué par exemple par un évidement de forme variée le
long d'une paroi, généralement le fond du réservoir. Selon
un cas particulier, une simple plaque peut créer un effet
de compartiment apte à produire l'effet selon l'invention.
La forme générale du réservoir peut également présenter
une partie de confinement. Un volume dêfini, totalement
ou partiellement par une paroi ajourée ou simplement
trouée située à l'intérieur du réservoir, constitue
également un espace de confinement selon l'invention.
L'espace confiné peut également avantageusement provenir
du système de jauge du réservoir le plus souvent offrant
en effet un confinement partiel le long d'une paroi, par
exemple sous la forme d'un cylindre ouvert ou d'une plaque
hémicylindrique.
Selon une forme particulière de l'invention, le système de
jauge, et le dispositif selon l'invention sont combinés.
Les systèmes de jauge en effet comprennent souvent déjà un
espace de confinement selon l'invention, par exemple sous
la forme d'une plaque hémicylindrique fixée à la paroi et
protégeant un capteur de jauge.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, on
propose un dispositif destiné à être immergé, au moins
partiellement, dans un réservoir de carburant et relié
d' une part à la conduite d' admission du carburant vers le
moteur et d'autre part à la conduite de retour du
carburant de la pompe à carburant, le dispositif
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comprenant une enceinte munie d'un moyen magnétique'en
communication avec le réservoir de carburant, directement
ou via un filtre. Ce filtre sera de préférence un filtre
non métallique à microperforations (analogue à ceux
utilisé pour les filtres à mazout).
On sait que, dans la plupart des vêhicules, seulement une
partie mineure (p.e. 2 à 10 %) du carburant aspiré par la
pompe dans le conduit d'alimentation estutilisêe par le
moteur, la majeure partie est renvoyée vers le réservoir
par une conduite de retour. Le carburant aspiré est ainsi
majoritairement recyclé.
Selon l'invention, un dispositif à aimants est constitué
d'une chambre ou un volume en communication ou au moins
partiellement ouvert vers le carburant du réservoir et
dans lequel la conduite d'aspiration est présente et dans
lequel éventuellement , selon un mode de réalisation
actuellement préféré, le retour ou le refoulement du
carburant débouche.
Selon un aspect de l'invention, le carburant destiné à la
conduite d'alimentation passe dans un, et éventuellement
préalablement autour d'une enceinte cylindrique munie
d'aimants permanents. Etant donné la proximité immédiate
du retour de carburant, il en résulte que le coefficient
de recyclage d'une quantité déterminée de carburant est
beaucoup plus important qu'en l'absence d'enceinte, la
communication vers le réservoir n'étant prévue que pour
compenser la partie du carburant véritablement consommée
par le moteur.
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Selon un autre aspect de l'invention, pour un dispositif
magnétique présent dans le réservoir à proximité ou relié
à la conduite d' admission du carburant vers le moteur, la
conduite de retour du carburant débouche à proximité dudit
dispositif magnétique relativement aux dimensions du
réservoir, par exemple pour un véhicule à réservoir
classique à une distance inférieure à 20 cm, de préférence
inférieure à 10 cm.
homme il est connu, les aimants permanents p.e. en ferrite
ou en néodynium, peuvent être remplacés par des
électroaimants en adoptant un montage approprié. La
configuration exacte des aimants ne constitue cependant
pas une limitation de l'invention.
En effet, un grand nombre de dispositifs de l'art
antérieur de traitement "en ligne" d'un liquide, en
particulier d'un carburant, peut être appliqué dans le
cadre de la présente invention.
Un des avantages de la présente invention, pour une
application déterminée p.e. dans un véhicule à moteur, est
que les bénéfices de la magnétisation du carburant se font
sentir plus vite lors du démarrage du véhicule. On a en
effet créê un volume de carburant "activé" disponible dès
le démarrage. Sans être tenu par une explication
scientifique, on notera que le temps de résidence dans les
champs et les mouvements relatifs du ou des champs
magnétiques et du carburant sont plus importants que dans
un système de l'art antérieur.
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L'efficacité du système selon l'invention constatée par
mesure du CO et opacimétrie est donc plus importante en
circulation urbaines et des circonstances où il y a de
nombreux démarrage à froid.
Avantageusement, le dispositif magnétique peut être placé
dans un réservoir annexe offrant un volume "tampon" inséré
dans le circuit d'alimentation du carburant et plus proche
du bloc-moteur. Son efficacité sera améliorée surtout au
moment de la mise en service. Ceci peut permettre une
préparation du carburant de ce réservoir annexe et une
meilleure gestion dès la mise en route du moteur.
Avantageusement, le système de retour du carburant peut ne
recycler qu'une partie du carburant, cette partie pouvant
varier automatiquement en fonction de paramètres (débit,
température, opacité, consommation, couple sollicité
etc..) rassemblés de manière individuelle, par régulation,
ou rassemblés par un microordinateur de commande.
Le procédé et le dispositif selon l'invention permettent
donc d'améliorer très sensiblement la performance des
moteurs tout en diminuant la pollution. Pour un moteur
Diesel provoquant une opacité infêrieure à 1K m-1 on a
observé des baisses d'opacité de 30 à 60 % et des baisses
de consommation de 2 à 7 ~. Si l'opacitê est supérieure à
1 K m-1 la baisse de l'opacité peut varier de 40 à 90 %
et la consommation peut baisser de 3 à 25 %.
Les dessins en annexe illustrent davantage l'invention et
sont présentés à titre d'exemple uniquement.
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La fig. 1 est un schéma montrant l'arrangement général' de
l'enceinte de la conduite de sortie du carburant vers le
moteur , le moyen magnétique quelconque de l'art
antérieur, creux ou non, la conduite de retour vers
l'enceinte et la communication avec le réservoir, un
filtre y étant prévu.
La fig. 2 est un schéma montrant une variante du précédent
arrangement, actuellement préférée, dans lequel le
carburant dans l'enceinte se déplace à contre-courant d'un
flux prévu à l'intérieur du moyen magnêtique centré dans
l'enceinte.
La fig. 3 représente plus en détail un dispositif selon
l'invention, destiné à être immergé dans un réservoir,
retenu ou non avec une liaison souple (fil etc,).
La fig. 4 illustre encore une autre variante du
dispositif.
Les figs. 5 et 6 illustrent des arrangements avec des
formes de réservoir adaptées à un mode particulier de
réalisation de l'invention.
La fig. 7 illustre des mesures de consommation réalisées
sur banc moteur.
En se référant aux figures 1 à 3, le dispositif selon
l'invention comprend une enveloppe ou enceinte 1 de forme
tubulaire, en matériau non métallique et résistant au
carburant, par exemple un segment de tube en PVC de 40 mm
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de diamètre. Le dispositif est relié à une sortie 6, via
une conduite 6' en nylon, d'arrivée au moteur du carburant
20 (aspiration via une pompe non illustrée), une entrée 8
du carburant de retour recyclé et une ouverture 10 en
communication avec le réservoir principal 11. Le carburant
suit le trajet indiqué par les flèches.
A la fig. 3, le dispositif illustré est destiné à être
immergé dans un réservoir 11. On distingue un filtre à
particules 2 (p.e. de 10 microns) séparant l'enceinte 1
et le réservoir 11, ainsiq qu'un tube central 7
constituant un moyen magnétique creux coaxial à
l'enceinte 1. Une extrémité du tube communique avec le
conduit de sortie 6 du carburant vers le moteur et l'autre
extrémité est ouverte et s'étend jusqu'à une distance
prédéterminée d'une paroi d'extrémité 9 de l'enceinte,
opposée à l'extrémité communiquant avec le rêservoir.
Le tube central 7 est entouré de 7 séries de trois aimants
permanents 4 de p.e. 6000 Gauss sous forme de disque en
ferrite troués par exemple de 17 mm de diamètre extérieur,
7 mm de diamètre intérieur et 3 mm d'épaisseur. On
prévoit également des écarteurs 5 en céramique adjacents
servant à écarter les aimants . Des portions de parois ou
pales 3 maintiennent le tube au milieu de l'enceinte tout
en permettant le passage du carburant vers l'extrémité
ouverte du tube central, le carburant suivant un trajet
d'aller-retour. Les pales peuvent être orientées pour
imposer un mouvement non linéaire, p.e. helicoidal ou en
spirale, au carburant évoluant autour du tube central.
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La fig. 4 illustre une variante plus large de l'enceinte
de la fig. 3. L'enceinte n'est pas destinée à être
introduite ou immergée dans le réservoir principal mais
est destinée à être montée en ligne sur le circuit
d'alimentation avant la pompe et éventuellement avant le
filtre. On distingue en outre des ouvertures de purge 13
et l'ouverture 8c pouvant servir ëgalement de purgeur ou
de retour du carburant.
l0 La fig. 5 illustre partiellement un fond de réservoir, par
exemple en plastique tel que le polypropylene ou le
polyéthylène, en forme d'entonnoir, le fond étant soumis â
un champ magnétique provoqué par les aimants 4a et
comportant le conduit d'aspiration du carburant 6a et
éventuellement le conduit de retour 8a.
La fig. 6 illustre partiellement un fond d'un autre
réservoir avec un évidement magnétisé dans le fond d'un
réservoir, évidement comprenant le conduit d'aspiration du
carburant 6b et, dans cet exemple, le conduit de retour
8b. On comprendra que l'évidement peut se situer à
d'autres endroits, y compris au niveau infêrieur d'une
paroi latérale du réservoir.
La fig. 7 illustre des mesures de consommation réalisées
sur banc moteur à deux niveaux de charge (10 et 15 Newton)
à régime fixe. Elles mettent en évidence une réduction
moyenne de la consommation de 14 %. Les essais ont été
effectués sur un moteur monocylindre Petter (alésage
80-110 mm) injection centrale directe, rapport
volumétrique de 19. Le dispositif selon l'invention de
la fig. 3 a été inséré dans la ligne d'admission de
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carburant, entre le filtre à gasoil et la pdmpe
d'injection (50 cm avant la pompe). le volume de
l'enceinte (réservoir annexe) est estimé à 0,4 dm3.
Les mesures d'opacité effectuées par ailleurs sur
opacimètre EKOS 9000 mettent en évidence une diminution
du facteur K d'environ 50 % pour des condition identiques.
Le dispositif selon l'invention peut être incorporé dans
un kit de montage ("kit d'aspiration) incluant par
exemple, filtre, flotteur, jauge etc) qui équipe les
réservoirs. I1 peut aussi être intégré à un filtre monté
sur la ligne d'admission du carburant.
On comprendra que pour certains montages en accord avec
l'invention, en particulier si la pompe est prévue en aval
du dispositif, le carburant ne sera pas aspiré mais bien
refoulé à travers le dispositif vers le moteur sans qu'il
y ait un changement dans l'effet faisant l'objet de la
présente invention.
On comprendra que l'invention n'est pas limitée aux modes
de réalisation susmentionnés et que seules les
revendications déterminent la protection recherchée.
Néanmoins l'invention concerne tout élément neuf et
inventif décrit dans le présent exposé, pris isolément ou
en combinaison quelconque.
