Brevet FR2989741A1 — publié le 20131025

L'invention est relative à un dispositif d'arrêt automatique et de redémarrage automatique d'un moteur à combustion interne. L'invention est particulièrement utile dans son application aux machines automotrices, aux engins automobiles, aux chariots à bras télescopique et autres engins de manutention ou de traction. Ces engins ou machines tout terrain sont généralement animés par des moteurs à combustion interne émettant des gaz polluants et des particules nocives pour l'environnement. Pour réduire la consommation de carburant et diminuer les émissions de gaz polluants et de particules nocives pour l'environnement, on utilise dans le domaine de la construction automobile des systèmes d'arrêt automatique et de redémarrage automatique du moteur basés sur une technologie électrique. On utilise notamment dans cette technologie électrique un composant remplissant à la fois le rôle de démarreur et d'alternateur. Ce composant électrique est conformé pour effectuer les applications d'arrêt et de redémarrage automatiques du moteur à combustion interne d'un véhicule automobile. Ce composant électrique est généralement relié au moteur par l'intermédiaire d'une courroie. Ce mode d'entraînement par courroie n'est pas satisfaisant pour démarrer des moteurs à combustion interne de forte puissance tels que ceux utilisés dans les engins automoteurs ou machines automotrices de chantiers. Sur ces engins automoteurs ou machines automotrices de chantiers, le démarrage du moteur à combustion interne est assuré actuellement par un démarreur électrique alimenté par une batterie au plomb, cette batterie au plomb étant à son tour chargée par un alternateur entraîné par le moteur à combustion interne. La durée de vie des démarreurs électriques conventionnels et leur cycle d'utilisation normale ne correspondent pas à des besoins fréquents 30 d'arrêt automatique et de redémarrage automatique, de l'ordre de plus de dix arrêts automatiques et redémarrages automatiques par heure. Un premier but de l'invention est de réduire la consommation en carburant d'un moteur à combustion interne, de réduire ainsi les émissions polluantes correspondantes et d'améliorer le confort d'utilisation des opérateurs en réduisant les bruits et les vibrations pendant les phases d'arrêt automatique et de redémarrage automatique. Un deuxième but de l'invention est de proposer un nouveau dispositif d'arrêt automatique et de redémarrage automatique d'un moteur à combustion interne utilisable pour des moteurs de puissance moyenne ou forte. L'invention a pour objet un dispositif d'arrêt automatique et de redémarrage automatique d'un moteur à combustion interne, caractérisé par le fait que le dispositif comporte un moteur hydraulique formant démarreur et une réserve d'énergie hydraulique, pour entraîner le moteur à combustion interne lors du redémarrage. Selon d'autres caractéristiques alternatives de l'invention : - Le moteur hydraulique formant démarreur comporte des moyens de fixation au vilebrequin du moteur à combustion interne, pour entraîner directement le moteur à combustion interne lors du redémarrage. - Le moteur hydraulique formant démarreur peut comporter des moyens de fixation à une prise de force reliée au moteur à combustion interne, pour entraîner le moteur à combustion interne lors du redémarrage par l'intermédiaire de la prise de force. - La réserve d'énergie hydraulique peut comporter un accumulateur hydropneumatique relié à une pompe hydraulique associée au moteur à combustion interne. - Le moteur hydraulique peut comporter des moyens de désaccouplement du moteur à combustion interne après le redémarrage. - L'accumulateur hydropneumatique peut être relié par une valve hydraulique de rechargement à un circuit hydraulique comportant une pompe hydraulique entraînée par le moteur à combustion interne. - L'accumulateur hydraulique peut être relié à un circuit hydraulique comportant une électropompe activée par un circuit électrique associé au moteur à combustion interne. - Le dispositif comporte de préférence un calculateur électronique 5 de gestion d'arrêt automatique et de redémarrage automatique du moteur à combustion interne. - Le calculateur électronique de gestion d'arrêt automatique et de redémarrage automatique du moteur à combustion interne est de préférence un calculateur programmable contenant un programme de 10 gestion d'arrêt automatique et de redémarrage automatique du moteur à combustion interne. L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : 15 La figure 1 représente schématiquement un premier mode de réalisation de dispositif selon l'invention associé à un moteur à combustion interne. La figure 2 représente schématiquement un deuxième mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention associé à un moteur à 20 combustion interne. La figure 3 représente schématiquement un ordinogramme illustrant le fonctionnement de l'invention. En référence aux figures 1 et 2, les éléments identiques ou fonctionnellement équivalents sont repérés par des chiffres de référence 25 identiques. Sur la figure 1, un moteur (1) à combustion interne comporte un vilebrequin (1a) et un démarreur électrique (lb). De manière connue, le démarreur électrique (lb) entraîne un volant moteur (1c) lors du démarrage électrique du moteur à combustion 30 interne. Le moteur (1) entraîne également une pompe hydraulique (2) destinée à alimenter un circuit hydraulique (3) d'une machine non représentée en détail. La pompe hydraulique (2) alimente également la recharge d'un accumulateur hydropneumatique (5) par l'intermédiaire d'une valve (4) hydraulique de rechargement, par exemple une valve hydraulique de conjonction/disjonction. L'accumulateur hydropneumatique (5) est relié à un moteur hydraulique (6) formant démarreur par l'intermédiaire d'une valve hydraulique (7) à pilotage électrique. Dans cet exemple, le moteur hydraulique (6) formant démarreur comporte des moyens d'accouplement au vilebrequin (1a) du moteur (1) à combustion interne. L'invention s'étend également au cas où le moteur hydraulique (6) formant démarreur n'entraîne pas directement le vilebrequin (1a) du moteur (1) à combustion interne, mais est relié au moteur à combustion interne par l'intermédiaire d'une prise de force de type connu. L'entraînement de la prise de force par le moteur hydraulique (6) formant démarreur permet dans ce cas le démarrage du moteur (1) à combustion interne. Le fonctionnement du dispositif va maintenant être décrit. Sur commande de l'utilisateur, un signal électrique est envoyé à la valve hydraulique à pilotage électrique (7) pour mettre en liaison l'accumulateur hydropneumatique (5) et la pompe hydraulique (6) 25 formant démarreur. La décharge de l'accumulateur hydropneumatique (5) à travers la valve hydraulique à pilotage électrique (7) entraîne la rotation du moteur hydraulique (6) formant démarreur. Le moteur hydraulique (6) formant démarreur entraîne le 30 vilebrequin (1a) du moteur (1) à combustion interne jusqu'à atteindre un régime proche du régime de ralenti. Cette rotation du vilebrequin (1a) pour atteindre le régime de ralenti permet, dans le cas d'un moteur diesel, d'éviter une suralimentation au démarrage et une surconsommation correspondante du moteur diesel. En outre, le démarrage effectué par le moteur hydraulique (6) formant démarreur est effectué deux à trois fois plus rapidement qu'avec un démarreur électrique, ce qui permet une réduction du bruit et des vibrations correspondantes. Après redémarrage du moteur à combustion interne (1), le moteur hydraulique (6) formant démarreur se désaccouple pour passer en roue libre, afin d'éviter tout couple résistant ou parasite sur le vilebrequin (1a). Pour effectuer la recharge de l'accumulateur hydropneumatique (5), la valve hydraulique (4) de conjonction/disjonction effectue un prélèvement de débit hydraulique sur le circuit hydraulique de la pompe hydraulique (2). Le démarreur électrique (lb) est utilisé de préférence uniquement pour le premier démarrage de la journée de travail, ce qui permet d'en réduire l'usure et d'en augmenter la durée de vie. Cependant, dans le cas où le moteur diesel (1) est froid, l'utilisateur du démarreur électrique (lb) est privilégiée pour éviter une montée en régime trop rapide du moteur (1) à combustion interne. Sur la figure 2, un autre mode de réalisation de l'invention comporte des éléments identiques ou fonctionnellement équivalents aux éléments de la figure 1. L'accumulateur hydropneumatique (5) est relié au moteur hydraulique (6) formant démarreur par l'intermédiaire de la valve (7) hydraulique à pilotage électrique. Le moteur (6) formant démarreur est relié par des moyens mécaniques au vilebrequin (1a) du moteur (1) à combustion interne, de manière à entraîner le vilebrequin (1a) lors du redémarrage. Une électropompe (8) est prévue pour recharger l'accumulateur hydropneumatique (5). L'électropompe (8) comporte un moteur électrique (M) entraînant une pompe hydraulique. Le moteur électrique (M) de l'électropompe (8) est activé automatiquement en cas de pression insuffisante de l'accumulateur hydropneumatique (5). Lorsque l'électropompe (8) est ainsi activée, l'huile hydraulique d'un circuit est prélevée dans un réservoir hydraulique et envoyée sous pression par l'électropompe (8) pour recharger l'accumulateur hydropneumatique (6). À titre d'exemple, un accumulateur hydropneumatique de capacité égale à environ un litre, permet le démarrage d'un moteur à combustion interne de puissance voisine de 70 kW. Grâce à la compacité des moteurs (6) hydrauliques formant démarreurs, l'implantation d'un dispositif selon l'invention sur un système existant est possible sans modification importante du groupe motopropulseur d'un engin automoteur ou d'une machine automotrice. Le dispositif selon l'invention comporte, dans ses modes de 20 réalisation préférés, un calculateur électronique de gestion d'arrêt automatique et de redémarrage automatique du moteur à combustion interne. Ce calculateur électronique de gestion d'arrêt automatique et de redémarrage automatique du moteur à combustion interne est de 25 préférence un calculateur programmable contenant un programme de gestion d'arrêt automatique et de redémarrage automatique d'un moteur à combustion interne. Sur la figure 3, un organigramme pour logiciel de gestion d'arrêt automatique et de redémarrage automatique d'un moteur à combustion 30 interne comporte une première étape 100 de test pour vérifier si la fonction d'arrêt automatique et de redémarrage automatique est activée. Si la fonction d'arrêt automatique et de redémarrage automatique n'est pas activée, on passe à l'étape 101 de fonctionnement normal, n'autorisant ni arrêt automatique, ni redémarrage automatique. Si la fonction d'arrêt automatique et de redémarrage automatique est activée, on passe à l'étape 102. À l'étape 102, on effectue un test de fonctionnement du moteur à combustion interne. Si le moteur à combustion interne est démarré, on passe à l'étape 103 de test à conditions multiples. À l'étape 103, on vérifie si une consigne donnée par l'opérateur est en cours d'exécution, si l'opérateur est présent dans la cabine de l'engin automoteur ou de la machine automotrice, si le capot de protection du moteur à combustion interne est fermé, et si la protection du moteur à combustion interne en ce qui concerne la température et la pression est assurée, pour éviter notamment les démarrages à froid. Si le test effectué pour les conditions multiples de l'étape 103 est positif pour toutes les conditions multiples, on passe à l'étape 104 de vérification de pression de l'accumulateur hydropneumatique (5). Si la pression dans l'accumulateur hydropneumatique (5) est suffisante, on effectue à l'étape 105 un démarrage « hydraulique » par rotation du moteur hydraulique (6) formant démarreur en activant la valve hydraulique à pilotage électrique (7). Si la pression dans l'accumulateur hydropneumatique (5) n'est pas suffisante pour assurer un démarrage « hydraulique », on passe à une étape 106 de démarrage électrique par utilisation du démarreur électrique (lb). Si le test effectué à l'étape 102 indique que le moteur à combustion interne est démarré et en fonctionnement normal, on passe à une étape 108 de test à conditions multiples. À l'étape 108 de test à conditions multiples, on vérifie si aucune consigne d'un opérateur n'a été détectée depuis un temps prédéterminé de l'ordre de une ou plusieurs minutes, si la batterie électrique associée au moteur à combustion interne est suffisamment chargée, si l'accumulateur hydropneumatique (5) est suffisamment rechargé et si la protection du moteur à combustion interne est assurée, notamment en conditions de température et de pression, pour éviter par exemple un démarrage à froid et une montée en régime trop rapide d'un moteur froid. Si le résultat du test 108 à conditions multiples est positif pour toutes les conditions, on arrête le moteur à combustion interne à l'étape 109. Après l'étape 109, on boucle l'ordinogramme en revenant à l'étape 100 de test d'activation de la fonction d'arrêt automatique et de redémarrage automatique. L'invention décrite en référence à des modes de réalisation particuliers, ne leur est nullement limitée, mais couvre au contraire toute modification de forme et toute variante de réalisation dans le cadre et l'esprit des revendications annexées. REVENDICATIONS1 - Dispositif d'arrêt automatique et de redémarrage automatique d'un moteur (1) à combustion interne, caractérisé par le fait que le dispositif comporte un moteur hydraulique (6) formant démarreur et une réserve (5) d'énergie hydraulique pour entraîner le moteur (1) à combustion interne lors du redémarrage. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moteur hydraulique (6) formant démarreur comporte des moyens de fixation au vilebrequin (1a) du moteur (1) à combustion interne, pour entraîner directement le moteur (1) à combustion interne lors du redémarrage. 3 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moteur hydraulique (6) formant démarreur comporte des moyens de fixation à une prise de force reliée au moteur (1) à combustion interne, pour entraîner le moteur (1) à combustion interne lors du redémarrage par l'intermédiaire de la prise de force. 4 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la réserve (5) d'énergie hydraulique comporte un accumulateur (5) hydropneumatique relié à une pompe (2, 8) hydraulique associée au moteur (1) à combustion interne. 5 - Dispositif selon la revendication 1 et la revendication 2, caractérisé par le fait que le moteur hydraulique (6) formant démarreur comporte des moyens de désaccouplement du moteur (1) à combustion interne après le redémarrage. 6 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'accumulateur (5) hydropneumatique est relié par une valve (4) hydraulique de rechargement à un circuit hydraulique comportant une pompe (2) hydraulique entraînée par le moteur (1) à combustion interne. 7 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'accumulateur hydropneumatique (5) est relié à un circuit hydraulique comportant une électropompe (8) hydraulique activée par un circuit électrique associé au moteur (1) à combustion interne. 8 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif comporte un calculateur électronique de gestion d'arrêt automatique et de redémarrage automatique du moteur à combustion interne (1). 9 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le calculateur électronique de gestion d'arrêt automatique et de redémarrage automatique du moteur (1) à combustion interne est un calculateur programmable contenant un programme de gestion d'arrêt automatique et de redémarrage automatique du moteur à combustion interne.