Brevet FR2693790A1 — publié le 19940121

Procédé d'autonettoyage par pyrolyse pour des cuisinières L'invention concerne un procédé d'autonettoyage par pyrolyse pour des cuisinières dont l'enceinte de four peut fonctionner avec chauffage complémentaire à circulation d'air chaud au moyen d'un élé- ment chauffant éventuellement rabattable disposé dans au moins une partie de paroi, l'enceinte de four pouvant être ventilée au moyen d'un ventilateur de circulation et étant équipée de moyens d'auto-nettoyage par pyrolyse et un ensemble de capteurs qui enregistrent des valeurs de salissure du four résultant du fonctionnement étant disposés dans la chambre de cuisson. Les documents DE-PS 2 166 227 et 2 210 290 divulguent des fours de cuisinière comportant des moyens d'autonettoyage par pyrolyse Dans ces documents, on considère que, pour le nettoyage automatique par pyrolyse du four, il faut utiliser des températures moyennes de four supérieures à 500 'C pour obtenir un nettoyage satisfaisant Aussi, on maintient pendant un certain temps des tempé- ratures de l'ordre de 500 'C, le temps de maintien de la température correspondant à une valeur empirique et ne reflétant pas les conditions réelles de salissure de l'enceinte de four. Des essais plus récents ont cependant démontré que des tem- pératures de l'ordre de 450 'C au centre du four apportaient un auto- nettoyage par pyrolyse suffisant Les molécules à chaîne relativement longue des salissures qui adhérent aux parois de l'enceinte de four sont soumises à un processus de craquage thermique par le chauffage pro- longé à des températures supérieures à 450 'C et sont ainsi transfor- mées en produits de dégradation à chaîne -relativement courte, par exemple en eau, en hydrocarbures à chaîne courte, en produits aromatiques et en cendres résiduelles Les produits de dégradation gazeux sont évacués hors de la cuisinière par le dispositif de ventilation au cours du processus d'autonettoyage Les résidus restants peuvent être éliminés sous forme de cendres à la fm du processus d'au- tonettoyage Avant d'atteindre 4501 C au centre de l'enceinte de four, on traverse des plages de températures qui favorisent une formation accrue de monoxyde de carbone Dans la concentration dans laquelle il peut s'échapper vers l'extérieur, ce gaz toxique peu souhaitable peut être considéré comme non dangereux à des températures supérieures à 450 'C C'est la raison pour laquelle de nombreux constructeurs s'efforcent d'obtenir le plus rapidement possible une température supé- rieure à 450 'C à l'intérieur de l'enceinte de four et de ne lancer qu'à partir de cet instant le processus de pyrolyse de longue durée Par ailleurs, des études ont montré que l'émail de haute qualité utilisé dans des cuisinières de haut de gamme pour lesquelles on propose des pro- cédés d'autonettoyage était affecté jusqu'au point d'être détruit par l'action de la chaleur aux environs de 500 'C. L'objet de la présente invention est donc de prévoir un procé- dé de pyrolyse qui travaille avec une température finale de pyrolyse sensiblement constante aux environs de 480 'C et qui par suite sollicite l'émail à une température inférieure à 5000 C. Le problème est résolu selon l'invention par le fait que pour optimiser en ligne une plage de température de pyrolyse que l'on peut déterminer et s'étend jusqu'à 500 'C environ, un dispositif de régula- tion commande de manière floue les oscillations (pompage) de la tem- pérature de début de manière à éviter avec un seul pas de régulation de le pic de chauffage, par le fait que le dispositif de régulation détecte la disparition du pompage et déclenche un temps de chauffage optimi- sé rapporté au premier pas de régulation floue, par le fait que, le temps de chauffage pour le pas de réglage considéré étant minimal, le dispositif de régulation actualise à partir du gradient actuel de tempé- rature détecté le temps de chauffage minimal pour le pas de régulation à venir en surveillant constamment la température optimale de déclen- chement et par le fait le dispositif de régulation optimise en pemanen- ce la température de coupure par l'intermédiaire d'un circuit de régula- tion fermé Un autre agencement avantageux de l'invention est caractéri- sé par le fait qu'un circuit de sélection est connecté à une unité de commande floue, l'unité de commande floue correspondant avec une commande centrale qui, en fonction de l'état de pompage de la tempé- rature de début, met en service ou coupe le chauffage. Selon un perfectionnnement de l'invention, il est prévu une unité qui détecte une fonction température-temps, est connectée à la commande centrale et, en collaboration avec cette dernière, détecte le maximum de température de la cuisinière. Selon une caractéristique de l'invention, la commande centra- le est connectée à un compteur de temps qui, côté sortie, communique avec une minuterie de chauffage La minuterie de chauffage est connectée, côté sortie, à la commande centrale, optimise par échanges de signaux la température de coupure à chaque pas du procédé et éta- blit la corrélation avec le temps de chauffage minimal. Selon une autre caractéristique de l'invention la commande centrale est un microprocesseur La commande centrale, côté sortie, met en service ou coupe le chauffage de la chambre de cuisson par l'intermédiaire d'une unité de sortie adaptée. Selon une autre caractéristique de l'invention la commande centrale active une unité d'affichage qui signale la durée du processus d'autonettoyage par pyrolyse pendant le déroulement de celui-ci. Un exemple de réalisation de l'invention est décrit ci-après de manière détaillée en se référant aux dessins Ceux-ci montrent: Figure 1, les étapes de procédé pour le réglage de la tempéra- ture pour le nettoyage automatique par pyrolyse, Figure 2, un diagramme température-temps de la régulation de la température, et Figure 3, le circuit selon l'invention. Sur la figure 1, sont représentées les étapes de procédé 1 à 14 pour l'optimisation en ligne d'une plage de températures de pyrolyse définissable allant jusqu'à 500 'C environ pour le procédé d'auto- nettoyage par pyrolyse Pour la parfaite compréhension des étapes de procédé 1 à 14 indiquées, nous rappellerons les définitions suivantes: Abréviations de température (Txxx): Tsoll = Température de consigne à laquelle le four doit être maintenu (température de pyrolyse). Tist = Température réelle régnant à l'intérieur du four, telle qu'elle est mesurée par le capteur de température. Tein = Température à laquelle le dispositif de régulation de température met en service le chauffage du four Tein s'obtient d'elle- même pendant le fonctionnement. Taus = Température à laquelle le dispositif de régulation de température coupe le chauffage du four. Tmerk-1 = Indicateur de température; cet indicateur est néces- saire pour l'optimisation en ligne de la température de coupure Taus du chauffage. Tmerk-2 = Indicateur de température; cet indicateur de tempé- rature est nécessaire pour l'optimisation en ligne de la température de coupure Taus du chauffage. Abréviations de temps (Zxxx) Zmin = Temps minimal pendant lequel le four doit être chauf- fé au minimum; il est déterminé par la puissance électrique du chauffage du four (taux de grésillement) Zmin représente également le temps pendant lequel le chauffage du four doit être coupé dans le cas d'une commande séquentielle. Zzihier = Compteur de temps à l'aide duquel on surveille le temps minimal de mise en service du chauffage Ce compteur démarre de lui-même après mise à zéro. Remarques: Une adaptation de Zmin en fonction des données locales (ca- ractéristiques particulières du four dues aux tolérances de fabrication, variation de la tension du réseau,) n'apporte en vérité que peu de choses et n'est par conséquent pas indiquée. Les constantes a et ú sont déterminées empiriquement. Lorsque le capteur de température réagit suffisamment rapidement, il n'est pas nécessaire d'éviter explicitement le premier suroscillateur (par la constante ax). Conformément à la figure 1, la régulation de température commence avec la première étape de procédé 1, lorsqu'une température de l'ordre de 450 'C est atteinte Les plages de température d'environ la température ambiante jusqu'à 450 'C doivent être traversées aussi rapidement que possible en utilisant tous les dispositifs de chauffage disponibles à l'intérieur de la chambre de cuisson ceci dans le but de minimiser la formation, par exemple de gaz CO Une fois la régulation de température lancée, on parvient à éviter par les étapes 1, 2, 3 et 4, une forte suroscillation de la température au-delà de 4900 C Les étapes de procédé 4 et 5 permettent d'obtenir une meilleure adaptation de la première courbe d'oscillation de température Les étapes de procédé 6, 7, 8, 9 et 10 génèrent un comportement de transition pour l'optimisation de la température de coupure Les étapes de procédé 11, 12, 13 et 14 permettent d'obtenir un circuit de régulation fermé grâce auquel on peut procéder à une optimisation en ligne du point de coupure. On peut déduire des étapes de procédé 1 à 14 de la figure 1, une courbe de régulation et un circuit de régulation conformément aux figures 2 et 3 La figure 2 représente une courbe enregistrée de tempé- rature qui montre l'évolution de la température au point central du four Les étapes de procédé 11 à 14 sont plus particulièrement repré- sentées graphiquement du point de vue de la régulation On voit que le dispositif de régulation permet de maintenir la température à + 10 'C autour de la température moyenne de 4800 C On remarque également sur la figure 2 le point de coupure et la courbe de retombée de tempé- rature correspondante. La figure 3 représente l'agencement de circuit conforme à l'invention Le circuit de principe pour l'optimisation en ligne d'une plage de température de pyrolyse jusqu'aux environs de 500 'C se compose d'une commande centrale 1, d'une unité de sortie 2 pour la mise en service du chauffage, d'une unité de sortie 3 pour la coupure du chauffage, d'un dispositif de lancement de la régulation de tempéra- ture 4, d'une unité de commande floue 5, d'une unité de gradient de température 6, d'une minuterie de chauffage 7, d'un compteur de temps 8, de lignes d'entrée pour la commande centrale 9, 10, 11, 13, d'une ligne de sortie menant au compteur de temps 12, d'une unité de déli- vrance de signal de fonctionnement 14 et d'une unité d'affichage de données de sortie 15. Le circuit de principe représenté à la figure 3 est mis en service par l'unité de génération de signal de démarrage 4 et est com- mandé en liaison avec la commande centrale 1 par l'intermédiaire de l'unité de commande floue 5, le pic de chauffage qui est normalement inévitable étant amorti L'unité de logique floue 5 contient une table empirique et est relié côté sortie à la commande 1 centrale par l'inter- médiaire des lignes 9 et 11 La commande centrale 1 active grâce au contenu de l'unité de commande floue 5, l'unité de sortie 2, cette der- nière chauffant la chambre de four pendant un temps évalué à la tem- pérature de pyrolyse de Tsoli + e L'unité de sortie 3 de la commande centrale 1 coupe ensuite le chauffage A la deuxième mise en service du chauffage, le compteur de temps de chauffage 8 est activé, lequel compteur reçoit constamment, par l'intermédiaire de la commande centrale 1, des temps de chauffage actualisés pour la période de chauffage suivante A la fin du deuxième cycle de chauffage, un temps de chauffage proche du temps de chauffage minimal nécessaire est transmis à la commande centrale 1 par le compteur de temps de chauffage 10 par l'intermédiaire du bus 13 Le temps de chauffage minimal nécessaire Tmin est en corrélation avec la détection de la tem- pérature qui dépasse la température de consigne, l'unité de gradient de température 6 envoyant cette information à la commande centrale 1 par l'intermédiaire du bus 10 Après au moins un pas de régulation floue, et au plus trois pas de ce type, la commande centrale 1 dispose des grandeurs concernant la température de mise en service Tein, l'éléva- tion minimale de température Tmn et les données de température pour lesquelles le dispositif de régulation de température coupe le chauffage du four, Taus La commande centrale dispose en outre du temps minimal pendant lequel le four doit être chauffé à la valeur mi- nimale ainsi que des données actuelles du compteur de temps permet- tant de contrôler le temps de fonctionnement minimal du chauffage Le temps de coupure Taus critique dans ce procédé d'auto-nettoyage par pyrolyse doit être réglé de telle sorte que la température de la couche d'émail ne dépasse pas la température de pyrolyse optimisée du point de vue de la durée de vie dudit émail Dans notre cas, la température de coupure admise est de 4900 C Le circuit de principe représenté à la figure 3 peut être remplacé par un processeur adapté à cet effet; un processeur prévu pour d'autres fonctions de commande peut aussi assu- rer cette régulation moyennant un choix judicieux des matériels et des logiciels. REVENDICATIONS 1 Procédé d'autonettoyage par pyrolyse pour des fours, dont l'enceinte peut fonctionner avec chauffage complémentaire à circula- tion d'air chaud au moyen d'un élément chauffant, éventuellement ra- battable, disposé dans au moins une partie de paroi, l'enceinte du four pouvant être ventilée à l'aide d'un ventilateur de circulation et étant équipée de moyens d'autonettoyage par pyrolyse et des capteurs qui enregistrent des valeurs de salissure du four à la suite du fonctionne- ment étant disposés dans la chambre de cuisson, procédé caractérisé par le fait que, à des fins d'optimisation "en ligne" d'une zone tempé- rature de pyrolyse qui peut être déterminée jusqu'à 500 O C environ, un dispositif de régulation règle de manière floue les os- cillations (pompage) de la température de début de manière à éviter avec un seul pas de régulation floue le pic de chauffage, le dispositif de régulation détecte l'amortissement du pom- page et déclenche un temps de chauffage optimisé par rapport au pre- mier pas de réglage flou, le temps de chauffage pour le pas de réglage considéré étant minimal, le dispositif de régulation actualise à partir du gradient ac- tuel de température détecté le temps de chauffage minimal pour le pas de régulation à venir en surveillant constamment la température opti- male de déclenchement et que le dispositif de régulation optimise en pemanence la tempé- rature de coupure par l'intermédiaire d'un circuit de régulation fermé. 2 Procédé d'autonettoyage par pyrolyse selon la revendica- tion 1, caractérisé par le fait qu'un circuit de sélection ( 4) est connecté à une unité de commande floue ( 5), l'unité de commande floue ( 1) communiquant avec une commande centrale ( 1) qui, en fonction du pompage de la température de début, met en service ou coupe le chauf- fage. 3 Procédé d'autonettoyage par pyrolyse selon la revendica- tion 1, caractérisé par le fait qu'il est prévu une unité ( 6) qui détecte une fonction température-temps, est connectée à la commande centrale I t ( 1) et, en collaboration avec cette dernière, détecte le maximum de température de la cuisinière. 4 Procédé d'autonettoyage par pyrolyse selon la revendica- tion 1, caractérisé par le fait que la commande centrale ( 1) est connec- tée à un compteur de temps ( 8) qui, côté sortie, communique avec une minuterie de chauffage ( 7), la minuterie de chauffage ( 7) étant connec- tée, côté sortie, à la commande centrale ( 1), optimisant par échanges de signaux la température de coupure à chaque pas du procédé et éta- blissant la corrélation avec le temps de chauffage minimal. 5 Procédé d'autonettoyage par pyrolyse selon la revendica- tion 1, caractérisé par le fait la commande centrale ( 1) est un micro- processeur. 6 Procédé d'autonettoyage par pyrolyse selon la revendica- tion 1, caractérisé par le fait que la commande centrale ( 1), côté sor- tie, met en service le chauffage de la chambre de cuisson par l'inter- médiaire d'une unité de sortie ( 2). 7 Procédé d'autonettoyage par pyrolyse selon la revendica- tion 1, caractérisé par le fait que la commande centrale ( 1), côté sor- tie, coupe le chauffage de la chambre de cuisson par l'intermédiaire d'une unité de sortie ( 3). 8 Procédé d'autonettoyage par pyrolyse selon la revendica- tion 1, caractérisé par le fait que la commande centrale ( 1) active une unité d'affichage ( 15) qui signale la durée du processus d'autonettoya- ge par pyrolyse pendant le déroulement de celui-ci.