FR2723617A1 - Ensemble de motorisation d'un vehicule - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un ensemble de motorisation comportant deux moteurs à combustion interne pouvant fonctionner en mode alternatif ou simultané. Les deux moteurs (20, 40) comportent chacun un circuit de refroidissement propre (21 respectivement 41). Ces deux circuits sont pourvus chacun d'un vase d'expansion (26, 46) et sont connectés à un échangeur de chaleur (30). Cet échangeur de chaleur a pour fonction de maintenir en température le circuit de refroidissement de l'un des moteurs à l'arrêt par le circuit de refroidissement de l'autre moteur en fonction lors d'un fonctionnement de l'ensemble en mode alternatif. Cet ensemble de motorisation est adaptable aux véhicules routiers, ferroviaires ou aquatiques.
Description
ENSEMBLE DE MOTORISATION D'UN VEHICULE
La présente invention concerne un ensemble de motorisation pour véhicules routiers, ferroviaires ou aquatiques, cet ensemble comportant au moins deux moteurs du type à combustion interne agencés pour fonctionner en mode alternatif ou simultané, et
comprenant chacun un circuit de refroidissement propre.
La fiabilité des ensembles de motorisation ou ensembles de traction ou de propulsion constitue une des exigences prioritaires imposées aux véhicules, essentiellement aux véhicules ferroviaires, mais également aux véhicules aquatiques, sachant qu'une panne de moteur d'une locomotive ou d'un bateau nécessite une intervention rapide et lourde et génère des dangers qui menacent la sécurité des usagers. En conséquence, une des préoccupations permanentes des compagnies de transports consiste à rechercher des solutions qui contribuent à
améliorer cette fiabilité, c'est-à-dire à réduire les risques de pannes.
Un des moyens évidents consiste à doubler les ensembles de traction ou de propulsion. C'est ainsi que de nombreux convois ferroviaires sont tractés par deux ou plusieurs locomotives, généralement d'ailleurs pour permettre d'atteindre la puissance requise qu'une
seule locomotive ne peut pas fournir. Accessoirement, ce dédou-
blement des ensembles de traction résout, du moins en partie, égale-
ment le problème de la sécurité, même si en cas de panne de l'une
des locomotives, le convoi ne peut plus atteindre sa vitesse optimale.
C'est également pour des raisons de sécurité que de plus en plus de
bateaux de plaisance sont équipés de deux moteurs qui sont habi-
tuellement utilisés en alternance en croisière, la puissance conjuguée des deux moteurs n'étant requise qu'en utilisation de pointe ou pour
des passages difficiles en mer forte.
Toutefois, ces ensembles de motorisation sont toujours indépendants et, notamment pour les convois ferroviaires, chaque locomotive à moteur à combustion interne n'est pourvue que d'un seul moteur de
ce type.
Dans le cas d'un convoi à une seule locomotive, le problème de la sécurité n'est pas résolu, même si statistiquement le risque de panne
entraînant un arrêt en ligne se situe aux alentours de 0,2%.
La présente invention se propose d'offrir une solution simple, efficace et économique pour réduire considérablement ce risque, et d'accroître la fiabilité des ensembles de motorisation des véhicules du type
mentionné précédemment.
Dans ce but, l'invention concerne un ensemble de motorisation carac-
térisé en ce qu'il est pourvu de moyens pour maintenir en tempéra-
ture le circuit de refroidissement de l'un des moteurs à l'arrêt par le circuit de refroidissement de l'autre moteur en fonction, lors d'un
fonctionnement de l'ensemble en mode alternatif.
Selon un mode de réalisation préféré, lesdits moyens pour maintenir un des circuits en température comportent au moins un échangeur de chaleur connecté de manière indépendante à chacun des circuits de
refroidissement desdits moteurs.
Selon une forme de réalisation avantageuse, lesdits moyens compor-
tent en outre une pompe de circulation montée sur chacun desdits
circuits de refroidissement.
Lorsque ledit ensemble est conçu de telle manière que chaque circuit de refroidissement comporte un vase d'expansion et une pompe à eau couplée à l'arbre d'entrée du moteur, ledit échangeur est monté entre les vases d'expansion et les pompes à eau des deux circuits de refroidissement desdits moteurs indépendants, sur les circuits de
gavage des pompes à eau.
Pour permettre une circulation par effet thermo-siphon dans le circuit de refroidissement du moteur à l'arrêt, ledit échangeur de chaleur est de préférence disposé à un niveau inférieur à au moins une
partie de ce moteur.
La présente invention sera mieux comprise en référence à la descrip-
tion d'une forme de réalisation préférée et d'une variante, donnée à titre d'exemples non limitatifs, et aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente une première forme de réalisation d'un ensemble de motorisation selon l'invention, et la figure 2 représente une deuxième forme de réalisation d'un
ensemble de motorisation selon l'invention.
En référence à la figure 1, l'ensemble de motorisation représenté de manière schématique comporte un premier moteur 20 à combustion interne et un second moteur à combustion interne 40, équipés chacun de leur circuit de refroidissement propre 21, respectivement 41. Les deux circuits de refroidissement 21 et 41 sont thermiquement couplés
à travers un échangeur de chaleur 30.
Les moteurs 20 et 40 comportent respectivement un bloc moteur 22,
42 associés à un alternateur 23, 43 et une pompe à eau 24, 44.
Les circuits de refroidissement 21, 41 comportent respectivement un radiateur à eau 25, 45 un vase d'expansion 26, 46, et une vanne
thermostatique 27, 47.
Les vases d'expansion 26, 46 comportent chacun une entrée 28, 48 respectivement connectée au radiateur à eau correspondant 25, 45 et une sortie 29, 49 respectivement connectée à des entrées séparées 31 et 32 de l'échangeur de chaleur 30. Cet échangeur comporte deux sorties respectivement 33 et 34 qui sont connectées par deux conduits et 36, faisant partie de ce que l'on appelle couramment le circuit de gavage, aux entrées des pompes à eau 24 et 44, en parallèle à
des conduits 38 et 39 reliant ces pompes aux radiateurs à eau 25, 45.
Les deux moteurs comportent d'une manière connue chacun un circuit de refroidissement de l'huile qui comprend essentiellement un
échangeur de chaleur eau/huile respectivement 51 et 61.
A condition que l'échangeur de chaleur soit placé le plus bas possible
par rapport aux moteurs 20, 40, le système fonctionne en thermo-
siphon. En effet, en admettant que le moteur 22 est en fonction-
nement, la circulation du fluide de refroidissement s'effectue norma-
lement dans le circuit de refroidissement 21 et notamment dans le
compartiment gauche (sur la figure 1) de l'échangeur de chaleur 30.
La chaleur est transmise au compartiment droit (sur la figure 1) de cet échangeur. Comme ce dernier est placé à un niveau inférieur à celui du moteur, le fluide de refroidissement devient en fait un fluide de réchauffement ou de maintien en température du moteur 40 qui est momentanément à l'arrêt. La circulation du fluide se fait dans le même
sens que lorsque le moteur est en marche.
La solution du fonctionnement en thermo-siphon est particulièrement intéressante parce qu'elle ne nécessite, à part la mise en place de l'échangeur de chaleur 30, aucune modification structurelle des
moteurs. Dans la pratique, il suffit d'interposer les deux compar-
timents de l'échangeur entre l'entrée et la sortie des circuits de
gavage respectivement du premier et du second moteur.
Une variante de ce système est illustrée par la figure 2. Dans cette réalisation représentée schématiquement, l'ensemble comporte deux moteurs indépendants 100 et 110 comportant chacun leur circuit de
refroidissement 101, respectivement 111. Les circuits de refroidis-
sement comportent chacun une pompe 102, 112 de mise en circulation du fluide de refroidissement et sont raccordés à un échangeur de chaleur 120. Dans cette réalisation, la mise en circulation du fluide de refroidissement dans le circuit du moteur à l'arrêt, s'effectue au moyen de la pompe correspondante. De ce fait cette solution est plus
consommatrice d'énergie que la précédente.
Quel que soit le mode de réalisation adopté, le concept de la motori-
sation bimoteur présente de multiples avantages. L'un de ces avan-
tages, qui peut être considéré comme évident, est la réduction drastique de la probabilité d'un arrêt en ligne pour une locomotive de ce type, donc la réduction correspondante d'un facteur de risque
très important pour les exploitants d'une ligne ferroviaire. La proba-
bilité de l'arrêt en ligne qui est de 0,2% dans le cas d'une locomotive
monomoteur tombe à 0,0004% dans le cas de la locomotive bimoteur.
Un autre avantage, qui est par contre tout à fait inattendu provient de ce que la masse spécifique d'un moteur à combustion interne, ainsi
que celle des composants périphériques tels, par exemple les alter-
nateurs, augmente avec la puissance unitaire.
La même tendance s'observe en ce qui concerne les coûts de fabri-
cation. Par conséquent, le fait de remplacer un moteur de puissance
nominale Po sur une locomotive par deux moteurs de puissance nomi-
nale 1/2 Po permet à la fois de réduire la masse de l'ensemble et son
coût de fabrication.
En outre, en exploitation on sait que la puissance appelée est infé-
rieure à la moitié de la puissance nominale pendant au moins 80 % du
temps d'utilisation.
Sur un ensemble de motorisation bimoteur, il est donc possible de n'utiliser qu'un seul moteur pendant 80 % du temps. ce qui a une
incidence bénéfique sur la périodicité de l'entretien, sur la consom-
mation et sur les émissions polluantes.
Dans la pratique, outre le maintien en température, il est nécessaire que le circuit d'huile reste plein. A cet effet, on peut utiliser une pompe de pré-graissage qui est habituellement présente sur ces moteurs. Il s'agit d'une petite pompe à faible consommation. Par ailleurs, l'huile est maintenue en température à travers l'échangeur eau/huile qui sert habituellement à refroidir cette huile, lorsque le
moteur est en marche.
L'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites, mais peut subir différentes modifications et se présenter sous diverses
variantes évidentes pour l'homme de l'art.
Claims (5)
1. Ensemble de motorisation pour véhicules routiers, ferroviaires ou aquatiques, cet ensemble comportant au moins deux moteurs du type à combustion interne agencés pour fonctionner en mode alternatif ou simultané, et comprenant chacun un circuit de refroidissement propre, caractérisé en ce qu'il est pourvu de moyens pour maintenir en température le circuit de refroidissement (21 ou 41; 101 ou 111) de l'un des moteurs (20 ou 40; 100 ou 110) à l'arrêt par le circuit de refroidissement (41 ou 21; 111 ou 101) de l'autre moteur (40 ou 20; ou 100) en fonction, lors d'un fonctionnement de l'ensemble en
mode alternatif.
2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens pour maintenir un des circuits en température comportent au
moins un échangeur de chaleur (30; 120) connecté de manière indé-
pendante à chacun des circuits de refroidissement (21, 41; 101, 111)
desdits moteurs (20, 40; 100, 110).
3. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens comportent en outre une pompe de circulation (102, 112)
montée sur chacun desdits circuits de refroidissement (101, 111).
4. Ensemble selon la revendication 2, dans lequel chaque circuit de refroidissement comporte un vase d'expansion (26, 46) et une pompe
à eau (24, 44) couplée à l'arbre d'entrée du moteur (20, 40), carac-
térisé en ce que ledit échangeur de chaleur (30) est monté entre les vases d'expansion (26, 46) et les pompes à eau (24, 44) des deux circuits de refroidissement (21, 41) desdits moteurs -indépendants
(20, 40), sur les circuits de gavage desdites pompes à eau.
5. Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit échangeur de chaleur (30) est disposé à un niveau inférieur à celui d'au moins une partie de ce moteur (20 ou 40) pour permettre une circulation par effet thermo-siphon du fluide dans le circuit du
moteur à l'arrêt.
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