EP0176430B1

EP0176430B1 - Procédé et dispositif de régulation de la température de la surface interne des chemises de cylindres d'un moteur à combustion interne

Info

Publication number: EP0176430B1
Application number: EP85401783A
Authority: EP
Inventors: Alain Devaux
Original assignee: Societe dEtudes de Machines Thermiques SEMT SA
Current assignee: Everllence France SAS
Priority date: 1984-09-20
Filing date: 1985-09-16
Publication date: 1989-01-25
Also published as: DE3567937D1; FI82292C; DK425685D0; FI82292B; JPS6183447A; EP0176430A1; FR2570439A1; US4662321A; DK158240B; FR2570439B1; FI853591A0; FI853591L; DK158240C; BR8504618A; DK425685A

Description

La présente invention concerne un procédé de régulation de la température de la surface interne des chemises de cylindres d'un moteur Diesel refroidi par circulation d'un fluide réfrigérant et fonctionnant avec un combustible renfermant une proportion importante de composés soufrés, de manière à éviter l'usure corrosive de cette surface quelles que soient les conditions d'utilisation du moteur.
Elle concerne également un dispositif de mise en oeuvre de ce procédé.
Les combustibles dérivés du pétrole les plus dégradés, et utilisés dans certains moteurs Diesel, ont l'inconvénient de renfermer une proportion importante de composés soufrés. L'eau générée par la combustion favorise sous certaines conditions de température et de pression la formation d'acide sulfurique. Cet acide corrode la paroi des chemises, abrégeant leur durée de vie.
L'expérimentation montre que, pour une température pariétale supérieure ou égale à 150°C et inférieure ou égale à 120°, l'usure corrosive reste faible ou nulle. Par contre, aux environs de 130°C, les effets conjugués de l'acide et de la température conduisent à une agressivité maximale.
Les moteurs Diesel modernes ont, dans la zone de la chemise la plus exposée, une température pariétale supérieure à 150° C lorsque le moteur est au voisinage de la pleine charge. Mais si le moteur est employé à charge partielle (25 % par exemple), ce flux thermique à travers la paroi de la chemise est divisé par trois, et comme le flux de réfrigération du moteur est maintenu à température constante par le dispositif de régulation conventionnel, il s'ensuit une chute importante de la température pariétale de chemise et il y a risque de corrosion sulfurique.
On connaît, notamment par le document GB-A-2 019 490, un dispositif permettant de limiter l'efficacité du refroidissement pour maintenir une température localement plus élevée de la paroi du cylindre. Ce dispositif consiste à déposer, dans les conduits de refroidissement, un matériau isolant destiné à réduire les échanges thermiques entre le fluide réfrigérant et la paroi des chemises.
A basses charges, la température minimale de la paroi des chemises est maintenue à une valeur plus élevée, mais ce dispositif ne permet pas de contrôler cette température lorsque la charge augmente et de plus, cette température minimale ne peut pas être ajustée en fonction des conditions d'utilisation du moteur.
La présente invention a pour objet de supprimer ces inconvénients tout en réduisant au minimum les paramètres de régulation et leur traitement.
L'invention a pour objet un procédé de régulation de la température de la surface interne des chemises de cylindres d'un moteur Diesel refroidi par circulation d'un fluide réfrigérant, et fonctionnant avec un combustible renfermant une proportion importante de composés soufrés, caractérisé en ce que l'on régule la température du fluide réfrigérant pour maintenir la température de la surface interne des chemises égale à une température de consigne, et en ce que l'on choisit la température de consigne de telle sorte que la température de la surface interne des chemises se situe en dehors de la zone de température pour laquelle la corrosion par l'acide sulfurique existe, compte tenu des conditions d'utilisation du moteur.
Avantageusement, on choisit la température de consigne de telle sorte que la température de la surface interne des chemises se situe au-dessus de la zone de température pour laquelle la corrosion par l'acide sulfurique existe.
L'invention a également pour objet un dispositif assurant une circulation d'un fluide réfrigérant à travers des conduits situés dans la paroi des chemises, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de réglage de la température du fluide réfrigérant, un ou plusieurs capteurs de température logés dans la paroi des chemises de cylindres et associés aux moyens de réglage par l'intermédiaire d'une commande, la partie sensible du ou des capteurs de température étant située dans l'épaisseur de la paroi des chemises comprise entre la surface interne des chemises et les conduits.
Il est décrit ci-après, à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés, un dispositif conforme à l'invention.

La figure 1 représente en coupe une chemise d'un cylindre.
La figure 2 représente schématiquement un dispositif de circulation du fluide réfrigérant.

Dans la figure 1, une chemise 1, possédant une surface interne 1' entourée de conduits de circulation 10 d'un fluide réfrigérant, est fermée par une culasse 8 partiellement représentée. Un piston 2, muni d'une jupe 9, est représenté à son point mort haut.
Le piston 2 comporte côté culasse un segment coup de feu 3, et côté jupe deux segments compresseurs 4 et deux segments râcleurs 4A, 4B. La zone Z₁ représente la partie annulaire de la surface l'qui est en regard de l'espace séparant le dessus du segment coup de feu du dessous du dernier segment râcleur 4B lorsque le piston est au point mort haut.
Un capteur de température 6 est logé dans la paroi de la chemise 1, la partie active 7 de ce capteur étant située en regard de la zone Z₁ et dans l'épaisseur comprise entre la surface interne l'et les conduits de refroidissement 10. Ce capteur 6 mesure, en regard de la zone Z_i, la température de la surface 1'. On peut bien entendu, installer plusieurs capteurs. Cette zone 2₁ ne reçoit que le débit d'huile qui franchit le barrage des segments râcleurs, ce qui est insuffisant pour compenser l'attaque de l'acide à basse température.
La zone Z₂ représente la partie annulaire de la surface l'située côté jupe sous le dernier des segments râcleurs 4B.
Cette zone Z₂ reçoit une quantité importante d'huile basique de graissage.
La figure 2 montre schématiquement les éléments principaux d'un dispositif de régulation permettant la mise en oeuvre du procédé. La chemise 1 est refroidie par une circulation 11 d'un fluide réfrigérant traversant les conduits 10 représentés en figure 1. Ce circuit comprend une pompe 12 et des moyens de réglage 13,14,15 de la température du fluide réfrigérant. Ces moyens de réglage sont une vanne 13 actionnée par un moteur 13', un échangeur de chaleur 14 et un conduit 15, la vanne 13 permettant de dériver tout ou partie du fluide réfrigérant dans le conduit 15. Le moteur 13' actionne cette vanne sous l'action d'une commande 16 reliée au moteur par une liaison électrique, pneumatique ou hydraulique 19. Cette commande 16 agit en fonction de l'écart du paramètre de température du capteur 6 avec une température de consigne 18 par la liaison 17. La température de consigne 18 peut être ajustée en fonction de l'utilisation du moteur, en particulier en fonction de la qualité du combustible utilisé et de sa teneur en composés soufrés.
Une opération de régulation s'effectue de la manière suivante:
Lorsque le moteur est à pleine charge ou au voisinage de la pleine charge, le flux thermique est maximum dans la zone Z_l. Cette zone est maintenue à une température de 150°C par exemple par les moyens de réglage de la température du fluide réfrigérant. L'action de l'acide sulfurique est alors maintenue à son niveau le plus bas.
Si la charge du moteur diminue, la baisse de température mesurée par le capteur 6 engendre une réaction de la commande 16, provoquant une diminution du débit du fluide réfrigérant dans l'échangeur de chaleur 14 grâce à la vanne 13 qui dérive alors une partie du fluide dans le conduit 15. La température du fluide réfrigérant augmente, donc la quantité de chaleur évacuée de la zone Z₁ par les conduits 10 diminue en conséquence. Ceci a donc pour effet de maintenir la température de la zone dangereuse à une valeur suffisante pour conserver une action minimale de l'acide sulfurique.

Claims

1. Procédé de régulation de la température de la surface interne des chemises de cylindres d'un moteur Diesel refroidi par circulation d'un fluide réfrigérant, et fonctionnant avec un combustible renfermant une proportion importante de composés soufrés, caractérisé en ce que l'on régule la température du fluide réfrigérant pour maintenir la température de la surface interne des chemises égale à une température de consigne, et en ce que l'on choisit la température de consigne de telle sorte que la température de la surface interne des chemises se situe en dehors de la zone de température pour laquelle la corrosion par l'acide sulfurique existe, compte tenu des conditions d'utilisation du moteur.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on choisit la température de consigne de telle sorte que la température de la surface interne des chemises se situe au-dessus de la zone de température pour laquelle la corrosion par l'acide sulfurique existe.

3. Dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 ou 2, assurant une circulation (11) d'un fluide réfrigérant à travers des conduits (10) situés dans la paroi des chemises, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de réglage (13,14,15) de la température du fluide réfrigérant, un ou plusieurs capteurs de température (6) logés dans la paroi des chemises de cylindres et associés aux moyens de réglage par l'intermédiaire d'une commande (16), la partie sensible du ou des capteurs de température étant située dans l'épaisseur de la paroi des chemises comprise entre la surface interne (1') des chemises et les conduits (10).