Brevet FR2136866A1 — publié le 19721229

L'invention concerne un système d'alimentation ep énergie pour véhicules équipés d'installations consommant de l'énergie et les véhicules pourvus d'un tel système. Il s'agit de véhicules, terrestres ou flottants, munis d'installations telles que, par exemple, des radars, des tourelles de pointage ou des émetteurs radios. Dans ce genre de véhicule, il est avantageux d'utiliser une source d'énergie unique, généralement un moteur thermique, Diesel ou à carburateur, pour fournir à la fois l'énergie nécessaire à la propulsion et celle destinée à faire fonctionner les installations et leurs appareils auxiliaires installés à bord. De cette façon, on fait l'économie, souvent importante, en poids et en prix, d'un moteur ; mais on se heurte à des difficultés qui tiennent à ce que let caractéristiques d'alinentation en énergie pour la traction et pour les équipements sont souvent triez différentes en régulatioa et en puissance. C'est le cas particulier d'un véhicule équipé de radars ou de systèmes d'armes qui demandent une alimentation en énergie électrique moins importante que pour la traction mais avec des caractéristiques de régulation en tension et en fréquence extrtmement séveres-. Or, la régulation d'un moteur thermique n'est vraiment précise et efficace que pour une puissance et un régions qui soient du mdme ordre de grandeur que la puissance et le régime moyens du moteur.Dans la pratique, la puissance nécessaire à la propulsion est de beaucoup supérieure à celle nécessaire aux équipements et les difficultés d'obtenir une régulation satisfaisante interdisent d'utiliser ut moteur unique ; aussi est-on souvent obligé d'avoir recours à un véhicule annexe destiné à l'alimentation d'un ou plusieurs véhicules équipés desdites installations. Un but de l'invention est de réaliser un véhicule dans lequel la source d'énergie de propulsion est la mtme que la source d'énergie d'alimentation des installations qui l'équi- pent. On vient de voir qu'une des difficultés de la réalisation du moteur unique résidait dans l'imprécision de la régulation du moteur pour des gaames de puissance très différentes. En général, dans un moteur quel qu'il soit, les spécifications des différents constituants sont déterminées pour une puissance unique qui est celle pour laquelle le moteur doit fonctionner normalement. C'est ainsi que, dans un moteur thermique par exemple le calibre des pièces, la puissance-de l'alimentation en combustible, le graissage, le système de refroidissement sont adaptés à cette mamie puissance.Un déséquilibre dans l'adaptation d'un constituant à cette puissance, par exemple le système de refroidissement, provoque non seulement une diminution de la puissance du moteur Jusqu'à la puissance la plus faible pour laquelle a été adapté ce constituant, mais encore un fonctionnement défectueux de celui-ci à cette puissance réduite et, en particulier, un manque de souplesse et de stabilité de fonctionnement. Or, à la suite de nombreux essais, on a constaté que, dans un moteur calculé pour une puissance donnée, on arrivait à obtenir un fonetioanement correct en stabilité et en souplesse pour une réduction de puissance pouvant aller jusqu'aux quatre cinquièmes, en équipant ce moteur d'un système d'alimen- tation en combustible adapté à cette puissance réduite, ce système d'alimentation en combustible étant, pour les moteurs Diésel, la pompe à combustible assortie aux injecteurs et pour les moteurs à explosion la tubulure d'admission assortie au carburateur. Selon une caractéristique de l'invention, le moteur thermique est équipé de deux systèmes indépendants de l'alimentation en combustible et de régulation, ces deux systèmes étant mis en oeuvre alternativement et indépendamment l'un de l'autre par un dispositif de permutation selon que ce moteur est utilisé pour la propulsion ou pour l'alimentation des installations transportées. Pour obtenir un fonctionnement satisfaisant du moteur avec chacun de ces deux systèmes d'alimentation, on a constaté qu'il était nécessaire d'effectuer une substitution complète de l'un par l'autre, celui qui n'était pas utilisé devant titre complètement mis hors circuit. Autrement dit, il ne doit pas y avoir coopération ni interaction entre les deux systèmes. Dans les moteurs à explosion ceci implique la mise en place de deux tubulures d'admission manies chacune de leur (s) carburateur (8) adaptées à leur dimension. Il n'est pas nécessaire toutefois que les soupapes d'admis3ion soient séparées. Les culasses seront donc munies de tubulures d'alimentation correspondant à la puissance la plus élevée, les tubulures correspondant à la puissance plus faible venant se greffer sur elles. Selon une autre caractéristique de l'invention, les tubulures d'aspiration sont montées en parallèle l'une de l'autre et munies de leur (s) carburateur (s) respectif (s), le point de rencontre de ces deux tubulures étant situé en aval des deux carburateurs. La permutation des deux systèmes se fait par mise hors circuit de l'un deux : dans le cas des tubulures ainsi montées, cette mise hors circuit s'effectue simplement par obturation de la tubulure å éliminer. Cette obturation doit entre la plus complète possible sous peine d'entratner des perturbations dans la facilité et la stabilité de la régulation. Dans la pratique, il est très difficile de réaliser une obturation suffisante et, pour diminuer l'influence des fuites dans le fonctionnement du moteur1 on coupe également l'alimentation en combustible. n est intressant de pouvoir passer d'une gamme de puissance à l'autre sans transition et sans autre obligé d'arrater le moteur pour le relancer ensuite, les deux manoeuvres d' obtura- tion d'une tubulure et d'ouverture de l'autre sont donc simultanées et commandées par une seule manoeuvre. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de permutation des deux systèmes est constitué par des obturateurs fermant les tubulures d'admission en aval des carburateurs et de soupapes fermant les arrivées de combustible, ces obtu rateurB et soupapee étant manoeuvrés en sens inverses l'un de l'autre simultanément par une commande unique. Si le moteur thermique doit oestre capable d'alimenter en énergie la propulsion du véhicule et les installations qui l'équipent, ces dernières doivent également pouvoir entre ali mentéesfacilement et rapidement par une source extérieure qui peut titre, par exemple, un véhicule voisin similaire ou spécialement prévu à cet effet.D'autre part, les installations qui équipent le véhicule et l'ensemble de ce dernier requièrent le fonctionnement d'un certain nombre d'auxiliaires que les équipements soient ou non utilisés et que le véhicule soit ou non en cours de déplacement : parmi ces ausiliaires on peut citer par exemple la ventilation des locaux et leur cîlinattea" tion ainsi que la climatisation des meubles électroniques.Ces auxiliaires doivent pouvoir être alimentés dans les trois cas suivants : utilisation du moteur thermique pour la propulsion, utilisation de ce moteur pour l'alimentation des équipements et, enfin, alimentation des équipements par une source extérieure au véhicule. I1 est à remarquer que ces auxiliaires ne requièrent pas une alimentation électrique spécialement régulée. le passage d'un type d'alimentation à l'autre doit pouvoir également se faire dans le minimum de temps avec le minimxun.dc nanoeuvres. Selon une autre caractéristique de l'invention, le moteur thermique entratne mécaniquement, par l'intermédiaire d'une roue libre, une partie des auxiliaires des installations prévus pour titre alimentés quels que soient les modes d'utilisa- tion du moteur et d'alimentation des installations transportées, ainsi qu'un moteur électrique non alimenté lorsque le moteur thermique est en marche et alimenté en parallèle avec les autres installations transportées lorsque l'alimentation en énergie électrique provient d'une source extérieure au véhicule. D'autres caractéristiques apparattront au cours de la description d'une réalisation particulière donnée ci-après avec la figure unique qui représente un schéma de l'ensemble du système d'alimentation en énergie. On voit sur la figure, en 1, le bloc moteur classique, ici un six cylindres à essence de 134 kW, dont la position de l'arbre est indiquée par le pointillé 2 ; un générateur alternatif 3 est entrainé par l'intermédiaire d'un multiplicateur de vitesse 4. De l'autre côté du moteur, une poulie 6 entrain la poulie 7 solidaire des ventilateurs 8 et du moteur électrique il par l'intermédiaire d'une roue libre 5. Ces ventilateurs assurent la circulation d'air à travers les radiateurs 9 du moteur thermique et les deux condenseurs 10 des circuits frigorifiques.Une poulie 12 solidaire, du moteur électrique 11 entrain le compresseur frigorifique non représenté. les autres servitudes (alternateurs de charge et d'excitation, pompe hydraulique) sont liées à l'arbre moteur comme indiqué en 13 et 14. Le double système d'alimentation en mélange combustible com- porte deux rampes d'admission 15 et 16 alimentant chacune trois cl drues ; ces rampes sont réunies par leurs tubuluresrespec- tives 17 et 18 à deux carburateurs de puissance 19 et 20 nunis de leur orifice d'aspiration 21 et 22. les tubulures 17 et 18 sont réunies par une traverse 23 reliée par une tubulure 24 au earburateur de puissance réduite 25 muni d'une ouverture d'aspiration 26. le calibre des tubulures 17 et 18 d'une part et 23 et 24 d'autre part sont respectivement en rapport avec les puissances demandées dans chaque cas au moteur.Une canalisation 27 amène l'essence aux trois carburateurs. les organes de commande proprement dits des carburateurs tels que les pompes d'injection, régulateurs, etc ... ne sont pas repré sentés. Les tubulures 17 et 18 sont munies en aval des carburateurs et en anont de leur point de jonction, de papillons d'étanchéité 28 et 29. Ces papillons sont maintenus par un électroaimant 33 en position ouverte ou fernée sans point intermédiaire. Les papillons de puissance 30 et 31 des carburateurs 19 et 20 sont commandés en position par unepédale (non représentée) au poste de pilotage (accélérateur) et un électro-aimnnt 32 permet de leur faire prendre une position fixe prédéterminée.Une électro-vanne 34 à 2 voies coinnande l'arrivée d'essence par la tuyauterie 27 aux trois carburateurs 19, 20 ou 25. Cette électro-vanne est reliée à la commande d'électroaimant de manière que le fonctionnenent du dispositif soit le suivant En propulsion, le moteur thermique est alimenté par les carburateurs 19 et 20, les papillons 28 et 29 sont ouverts ainsi que l'arrivée d'essence à ces carburateurs. Lélectrc-vanne 34 maintient fermée l'alimentation en essence du carburateur 25. Ces carburateurs 19 et 20 sont commandés en puissance par l'accélérateur, la vitesse maximum est limitée par un régulateur mécanique. le moteur dune puissance de 134 kW à 3 600 tours-minutes entratne le générateur électrique 3 à une vitesse de l'ordre de 9 200 tr/mn par l'intermédiaire dtun multilicateur planétaire 4. l'énergie fournie par le générateur est utilisée dans des moteurs électriques de propulsion. Le moteur thermique entrain par ailleurs, sur un arbre secondaire, par lin- termédiaire d'une roue libre 5 les auxiliaires nécessaires au fonctionnement du moteur et à l'alimentation des différentes installations prévues pour rester en route indépendamnent de la situation du véhicule (ventilation, climatisation, etc ... Pour placer le véhicule en exploitation du système, il faut mettre le moteur thermique en marche ou le laisser tourner si le véhicule vient de se déplacer, et appuyer sur le contact exploitation. Ce qui a pour effet : a) d'alimenter un électroaimant 32 plaçant les papillons 30 et 31 des carburateurs 19 et 20 dans une position correspondant à une vitesse approximative du moteur de 2 400 2/mu. b) d'alimenter avec un léger retard sur (a), l'électroaimant 33 qui ferme les papillons 28 et 29 ainsi que l'électro-vanne 34 qui ferme l'arrivée d'essence vers les carburateurs 19 et 20 et ouvre l'alimentation en essence du carburateur 25. c) d'exciter le régulateur "hydro-électrique". A partir de ce moment le moteur tourne à 2360 T/mn développant une puissance maximale de 34 kW, ce qui équivaut à une fréquence du courant fourni par la génératrice de 400 Hertz. Le régulateur de type connu attelé sur le carburateur 25 maintient cette fréquence avec une précision de l'ordre de 0,5 % près. On a également représenté schématiquement, sur la figure, le dispositif d'alimentation par l'extérieur des installations du véhicule. les conducteurs d'alimentation 37 de ces installations sont réunis par un pernutateur 38, d'une part au générateur alternatif 3 et, d'autre part à la prise de courant par l'exté- rieur 39. Le moteur électrique 11 qui entratne divers auxiliai- res est alimenté directement par la prise extérieure 39. On voit que, pour passer de l'alimentation régulée par le moteur thermique à l'alimentation par l'extérieur, il suffit, après avoir alimenté la prise 39, de basculer le permutateur 38 dans la position d'alimentation par l'extérieur ; il n'y a aucune autre manoeuvre à effectuer puisque le m8ne auxiliaire 8 qui était entraSné mécaniquement par le moteur thermique, est entrain maintenant par le moteur électrique 11, la roue libre 5 assurant automatiquement le désacoouplement du moteur thermique avec oes auxiliaires. Dans ces conditions, il est ndne possible de passer de l'alimentation des installations par le moteur thermique à l'alimentation par l'extérieur sans interruption d'ali mantation autre que celle provoquée par le basculement du permu tateur. 33yESDICAXIONS 1) Système d'alimentation en énergie pour véhicules équipés d'installations consommant de énergie, les énergies nécessaires d'une part à la propulsion du véhicule, et, d'autre part à l'alinentatio des installations traasportées, ayant des caractéristiques différentes notamment en puissance et régulation, ce système comportant un moteur thermique relié d'une part au systène de propulsion et, d'autre part, au système d'alimentation des installations transportées, ledit système d'alimentation étant caractérisé par le fait que le moteur thermique est équipé de deux systèmes indépendants assurant chacua à la fois l'alimentation en combustible et la régulation, quand ils sont mis en oeuvre ces deux systèmes étant adaptés respectivement aux caractéristiques de énergie à fournir et étant mis en oeuvre alternativement et indépendamment l'un de l'autre par un dispositif de permutation selon que le moteur thermique est utilisé pour la propulsion ou pour l'alimentation des installations transportées. 2) Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les systèmes indépendants d'alimentation en combustible sont constitués par des tubulures d'aspiration montées en parallèle l'une de l'autre et munies chacune d'un ou plusieurs carburateurs adaptés à. la puissance à fournir par le moteur thermique selon l'utilisation prévue de cette puissance, le point de rencontre des deux tubulures d'aspiration se faisant en aval du ou des carburateurs respectifs de chaque tubulure. 3) Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de permutation des deux systèmes d'alimentation est constitué par des obturateurs ferrant les tubulures d'aspiration aux carburateurs en aval de ceux-ci, ces obturateurs étant solidaires d'une commande unique, cette commande entratnant la mise en oeuvre d'un obturateur dans le sens de la fermeture et sinultanénent de l'autre dans le sens de ltouverture. 4) Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que des vannes de fermeture d'arrivée d'essence ecs-earburateurs sont associées aux obturateurs respectifs de ceux-ci et sont manoeuvrées simultanément avec ceux-ci. 5) Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur thermique entratne mécaniquement, par l'intermédiaire d'une roue libre, une partie des installations transportées en même temps qutau moins un moteur électrique non alimenté lorsque le moteur thermique est en marche, ledit moteur électrique étant réuni à une prise d'alimentation extérieure placée en parallèle avec l'alimentation du reste des installations transportées. 6) Véhicule caractérisé en ce qu'il est équipé d'un système d'alimentation décrit dans l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4 ou 5 ci-dessus.