FR2912783A1 - Procede de pilotage d'un moteur a explosion interne fonctionnant avec deux carburants, dispositif associe - Google Patents

Procede de pilotage d'un moteur a explosion interne fonctionnant avec deux carburants, dispositif associe Download PDF

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Abstract

L'objet de l'invention est un procédé de pilotage d'un moteur à explosion interne destiné à entraîner un organe mené tel qu'un générateur de courant ou une pompe fonctionnant avec une alimentation à partir d'un premier ou d'un second carburant, le second carburant étant susceptible de figer.L'invention couvre aussi le dispositif associé pour la mise en oeuvre du procédé comprenant un moteur (12) à explosion interne sans allumage commandé susceptible d'entraîner un organe (14) mené tel qu'un générateur de courant ou une pompe fonctionnant avec une alimentation à partir d'un premier ou d'un second carburant, le second carburant étant susceptible de figer, caractérisé en ce que en ce qu'il comprend un premier réservoir (16) destiné à alimenter le moteur (12) avec un premier carburant fluide, un second réservoir (18) destiné à alimenter le moteur (12) avec un second carburant figeant.

Description

PROCEDE DE PILOTAGE D'UN MOTEUR A EXPLOSION INTERNE FONCTIONNANT AVEC DEUX
CARBURANTS, DISPOSITIF ASSOCIE
La présente invention concerne un procédé de pilotage d'un moteur à explosion interne fonctionnant avec deux carburants dont un est susceptible de figer. L' invention couvre aussi le dispositif associé. Il existe de nombreux groupes combinés autonomes qui utilisent un moteur à combustion interne, comme les groupes électrogènes qui combinent à ce moteur un générateur de courant et les groupes de pompage qui combinent à ce moteur une pompe. Généralement, les moteurs sont du type à allumage non commandé utilisant du carburant diesel notamment pour bénéficier d'un couple important pour l'entraînement, ceci pour des groupes d'une certaine puissance de 10 CV jusqu'à plusieurs centaines. De plus, ces groupes sont utilisés en dépannage et/ou sur des zones où il est plus aisé de se procurer du carburant diesel, les autres véhicules environnant fonctionnant aussi au carburant diesel.
Un autre avantage est la plus grande robustesse et la moins grande sensibilité du moteur à la qualité du carburant. Les moteurs à explosion interne du type fonctionnant au carburant diesel sont non commandés et peuvent admettre d'autres carburants du fait de la très forte compression qui règne dans les chambres de combustion. Cette très forte compression provoque une forte montée en température du carburant et un auto allumage.
C'est ainsi que les moteurs dits diesel peuvent fonctionner avec des carburants plus lourds tels que du fuel lourd mais aussi des huiles et en particulier des huiles végétales sans pour cela modifier le bloc moteur. Un tel avantage trouve tout son intérêt lorsque les groupes concernés sont sur ou à proximité d'exploitations agricoles productrices, sont proches de lieux de production d'huiles végétales ou sont prévus pour des utilisations intensives. De tels groupes peuvent ainsi utiliser des bi carburants, permettant de pallier l'utilisation du tout pétrolier au profit d'un carburant renouvelable. Les carburants renouvelables d'origine végétale peuvent être produits régulièrement à partir de sources végétales renouvelables bien sûr, souvent peu valorisées, peuvent être produits dans des pays peu riches en carburant d'origine fossile, et d'un coût moindre à la vente. Par contre, les huiles végétales présentent l'inconvénient de figer et de ne pas pouvoir être utilisées à température ambiante.
Cet inconvénient est rédhibitoire pour des groupes électrogènes ou motopompes dont les délais de mise en service doivent être très courts. Un délai de plusieurs minutes est nécessaire, voire quelques dizaines de minutes, délai totalement incompatible avec un fonctionnement de secours. Les groupes sont généralement disposés sur des châssis mobiles pour permettre un acheminement sur le lieu d'utilisation et comprennent un réservoir permettant un fonctionnement autonome. Le procédé de pilotage d'un moteur à explosion interne sans allumage commandé et le dispositif associé selon l'invention visent à pallier ces problèmes en fonctionnant avec un bi carburant.
Les procédé et dispositif sont maintenant décrits en détail, en regard des dessins annexés destinés à illustrer l'invention, les figures représentant - figure 1 : une vue schématique en élévation latérale, et - figure 2 : une vue schématique éclatée du dispositif, Le dispositif, pris sur les représentations des figures 1 et 2, comprend un châssis 10 sur lequel est disposé un moteur 12, plus particulièrement un moteur à explosion interne sans allumage commandé avec son circuit de refroidissement. Ce moteur est couplé mécaniquement à un organe mené 14 par exemple un générateur de courant ou une pompe. Le châssis porte également un premier réservoir 16 de carburant diesel destiné à alimenter le moteur 12 avec un premier carburant fluide tel que du carburant diesel ainsi qu'un second réservoir 18 destiné à alimenter le moteur 12 avec un second carburant figeant tel qu'une huile d'origine végétale.
L'environnement moteur comprend une commande 20, mécanique, d'accélération/décélération et des moyens 22 de manceuvre de cette commande. En l'occurrence, ces moyens 22 de manceuvre sont constitués d'un vérin 24 électrique. L'environnement moteur comprend aussi une source 26 d'énergie électrique tel 15 qu'un accumulateur ainsi qu'un automate 28 de conduite. Le dispositif est équipé de moyens 30 de mise en température du second carburant figeant. Ces moyens 30 de mise en température comprennent des premiers moyens 32 de chauffage du second carburant contenu dans le second réservoir. Ces premiers 20 moyens 32 peuvent être un serpentin alimenté par le circuit d'eau de refroidissement ou une résistance électrique plongée dans ledit réservoir. Les moyens 30 de mise en température comprennent aussi des seconds moyens 34 de chauffage à la température de combustion du second carburant interposés sur le circuit d'alimentation du moteur. Les seconds moyens 34 de chauffage 25 comprennent un réchauffeur d'huile 36 avec une forte capacité de réchauffage, de façon à porter le second carburant à une température de 60 C, ce qui diminue fortement la viscosité et le porte à la température de combustion.
Ce réchauffeur d'huile à forte capacité de réchauffage comprend une résistance électrique, seule à même de fournir la puissance de chauffe suffisante pour élever la température de l'huile en continu à une température de 60 C. L'huile végétale portée à cette température permet son utilisation comme un carburant du type diesel, sans aucune modification des paramètres du fonctionnement moteur. Les moyens d'alimentation moteur comprennent une électrovanne 38 trois voies pour basculer l'alimentation du moteur 12 avec le premier ou le second carburant.
Les moyens 30 de mise en température de combustion comprennent également des moyens 40 de chauffage électrique du moteur 12. Ces moyens 40 de chauffage électrique comprennent au moins une résistance positionnée dans le circuit fluide destiné au refroidissement du moteur. Des moyens 42 de connexion électrique sont prévus pour être reliés à une source d'énergie électrique de puissance et non d'accumulation, extérieure par exemple fournie par le réseau mais éventuellement fournie par un groupe électrogène embarqué de plus faible puissance. Afin de fournir l'énergie électrique nécessaire et consommée par les premiers et seconds moyens 32 et 34 de chauffage, le dispositif inclut également un générateur de courant 44 supplémentaire entraîné par le moteur 12. L'alternateur généralement associé au moteur 12 est insuffisant pour fournir la quantité d'énergie électrique suffisante. De plus, afin de rendre l'ensemble du dispositif compatible, les moyens de chauffage travaillent en 220 volts et le générateur de courant 44 produit du 220 volts c'est-à-dire la tension du réseau domestique. L'alternateur fonctionne donc en 12 volts ou en 24 volts et le générateur de courant 44 fonctionne en 220 volts.
Le procédé comprend les étapes qui vont suivre suivant les modes de fonctionnement. 1/ Mode d'alimentation en premier carburant : - mise en marche du moteur 12 par un démarreur alimenté par l'accumulateur 26 embarqué, - régime de marche au ralenti, - augmentation du régime par palier de temps, par exemple 500 tours/min toutes les 30 secondes pour atteindre le régime optimisé de travail. L'automate 28 exerce cette commande à travers le vérin 22 électrique, - fonctionnement stabilisé, -arrêt commandé du moteur 12 en fin de service et arrêt complet quasiment simultané. 2/ Mode d'alimentation en bi carburant : - mise en marche du moteur 12 par un démarreur alimenté par l'accumulateur 26 embarqué, -régime de marche au ralenti, - augmentation du régime par palier de temps, par exemple 500 tours/min toutes les 30 secondes pour atteindre le régime optimisé de travail. L'automate 28 exerce cette commande à travers le vérin 22 électrique, - fonctionnement en régime stable avec alimentation en premier carburant du premier réservoir 16, parallèlement chauffage du second carburant du second réservoir 18 et simultanément mise à la température de 60 C du second carburant contenu dans le réchauffeur 36 d'alimentation. Le générateur 44 fournit l'énergie électrique en 220 volts, nécessaire pour la mise en température de ce second carburant. -basculement automatique par l'automate 28 de l'alimentation du moteur 12 qui ferme l'alimentation en premier carburant et ouvre l'alimentation du moteur 12 en second carburant mis en température, ceci par commande de l'électrovanne 38 trois voies lorsque ce second carburant est à la température d'alimentation, - fonctionnement en régime stable avec alimentation en second carburant, réchauffage en continu du second carburant par le réchauffeur 36, - arrêt commandé du moteur en fin de service et mise en route par l'automate de la procédure d'arrêt comprenant simultanément l'interruption d'alimentation en second carburant et de nouveau l'alimentation en premier carburant par commande de l'électrovanne 38 trois voies de façon à éliminer le second carburant du circuit d'alimentation. - arrêt complet du moteur 12. 3/ Mode d'alimentation en second carburant : Ceci se produit dans le cas d'un arrêt intempestif du moteur fonctionnant avec une alimentation en second carburant sur défaut, panne ou arrêt d'urgence.
Le fonctionnement est perturbé car après une interruption longue pour pallier le défaut, réparer la panne ou supprimer le risque lié à l'arrêt d'urgence, le second carburant est trop visqueux voire figé. Le procédé comprend alors les étapes suivantes : - branchement des moyens 42 de connexion électrique sur une source d'énergie électrique de puissance, extérieure. - réchauffement du fluide de refroidissement du bloc moteur pour porter le second carburant encore contenu dans le circuit d'alimentation à une température adéquate. Détection par l'automate 28 d'une valeur de consigne atteinte et signalement du moteur prêt au démarrage. - mise en service des premier et second moyens 32 et 34 de réchauffage pour préparer le second carburant et le mettre en température, - démarrage commandé du moteur 12 alimenté en second carburant, - régime de marche au ralenti, - augmentation du régime par palier de temps, par exemple 500 tours/min toutes les 30 secondes pour atteindre le régime optimisé de travail. L'automate 28 exerce cette commande à travers le vérin 22 électrique, - fonctionnement en régime stable avec une alimentation en second carburant, - fonctionnement en régime stable avec alimentation en second carburant, - arrêt commandé du moteur en fin de service et mise en route par l'automate 28 de la procédure d'arrêt comprenant simultanément l'interruption d'alimentation en second carburant et de nouveau l'alimentation en premier carburant par commande de l'électrovanne 38 trois voies de façon à éliminer le second carburant du circuit d'alimentation. - arrêt complet du moteur 12. Ainsi, grâce aux moyens 40 de chauffage électrique du moteur 12, il est possible de faire fonctionner le moteur 12 réellement en bi carburant, quelles que soient les circonstances, y compris de redémarrer le moteur 12 directement alimenté en second carburant sans démontage de quelque conduite que ce soit. Le démarrage directement avec le second carburant reste une exception car il requiert quelques minutes de mise en service.
Néanmoins, on constate que cette mise en service est d'une part possible et d'autre part ne requiert que quelques minutes de mise en service sans aucun démontage. Le procédé de pilotage est d'une grande souplesse et permet une conduite par du personnel utilisateur et non nécessairement mécanicien comme dans les dispositifs de l'art antérieur nécessitant des démontages et mettant hors service le dispositif pour plusieurs heures.
L'automate permet d'éviter toute fausse manoeuvre car les capteurs n'autorisent le fonctionnement que si les conditions sont réunies pour le premier comme pour le second carburant. De même, le basculement du premier au second carburant n'est autorisé par l'automate que si les conditions sont réunies de façon que l'utilisateur n'ait pas à se préoccuper des paramètres et ne puisse pas faire d'erreurs en basculant trop tôt ou trop tard.

Claims (10)

REVENDICATIONS
1. Procédé de pilotage d'un moteur à explosion interne destiné à entraîner un organe mené tel qu'un générateur de courant ou une pompe fonctionnant avec une alimentation à partir d'un premier ou d'un second carburant, le second carburant étant susceptible de figer, caractérisé en ce que l'on met en oeuvre les étapes suivantes : a. mise en marche du moteur avec le premier carburant, b. stabilisation du régime moteur avec mise en température du second carburant par l'énergie issue du moteur, c. basculement de l'alimentation avec le premier carburant vers l'alimentation avec le second carburant lorsque celui-ci est en température de combustion, d. fonctionnement avec l'alimentation en second carburant durant la période de service, e. arrêt commandé du moteur en fin de service avec simultanément l'interruption d'alimentation en second carburant et de nouveau l'alimentation en premier carburant de façon à éliminer le second carburant du circuit d'alimentation, et, f. arrêt complet du moteur.
2. Procédé de pilotage d'un moteur à explosion interne selon la 20 revendication 1, caractérisé en ce que, en cas d'arrêt intempestif au cours de l'alimentation en second carburant, il comprend les étapes suivantes : a'. fonctionnement avec l'alimentation en second carburant durant la période de service, b'. arrêt intempestif avec l'alimentation en second carburant,c'. réchauffement du second carburant de l'alimentation et dans le moteur même, avec de l'énergie extérieure audit moteur, d'. mise en marche du moteur avec le second carburant, e'. stabilisation du régime moteur avec mise en température du second carburant par l'énergie issue du moteur, f'. fonctionnement avec l'alimentation en second carburant durant la période de service, g'. arrêt commandé du moteur en fin de service avec simultanément l'interruption d'alimentation en second carburant et de nouveau l'alimentation en premier carburant de façon à éliminer le second carburant du circuit d'alimentation, et, h'. arrêt complet du moteur.
3. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 ou 2 comprenant un moteur (12) à explosion interne sans allumage commandé susceptible d'entraîner un organe (14) mené tel qu'un générateur de courant ou une pompe fonctionnant avec une alimentation à partir d'un premier ou d'un second carburant, le second carburant étant susceptible de figer, caractérisé en ce que en ce qu'il comprend un premier réservoir (16) destiné à alimenter le moteur (12) avec un premier carburant fluide, un second réservoir (18) destiné à alimenter le moteur (12) avec un second carburant figeant, des moyens (30) de mise en température du second carburant figeant, des premiers moyens (32) de chauffage du second carburant contenu dans le second réservoir, des seconds moyens (34) de chauffage à la température de combustion du second carburant, interposés sur le circuit d'alimentation du moteur.
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les seconds moyens (34) de chauffage à la température de combustion du second carburant sont électriques et en ce qu'il comprend des moyens (44) de production d'énergieélectrique intégrés au moteur (12) pour alimenter notamment lesdits seconds moyens (34) de chauffage.
5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les seconds moyens (34) de chauffage électriques comprennent un réchauffeur (36) du second carburant avec une forte capacité de réchauffage, de façon à porter le second carburant à une température de combustion de 60 C .
6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les moyens (44) de production d'énergie électrique travaillent à la tension du réseau domestique.
7. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (40) de chauffage électrique du moteur (12).
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (42) de connexion électrique prévus pour être reliés à une source d'énergie électrique de puissance, extérieure.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend une électrovanne (38) trois voies pour basculer l'alimentation du moteur (12) avec le premier ou le second carburant.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend aussi un automate (28) de conduite.
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