FR3004487A1 - METHOD FOR CONTROLLING THE OPERATION OF A CLOSED CIRCUIT OPERATING ACCORDING TO A RANKINE CYCLE AND CIRCUIT USING SUCH A METHOD. - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé de contrôle de la circulation d'un fluide de travail dans un circuit fermé (10) fonctionnant selon un cycle de Rankine, ledit circuit comprenant une pompe (12), un évaporateur (14) balayé par une source chaude provenant de la ligne d'échappement (16) d'un moteur à combustion interne (18), une machine de détente (20), un condenseur (22), et un arbre d'entraînement (32) reliant la pompe et la machine de détente et portant une machine de transformation d'énergie (34). Selon l'invention, le procédé consiste : - à déterminer la pression et/ou la température du fluide de travail dans le circuit, - en cas de pression et/ou de température inférieure à un seuil, à réaliser une phase d'amorçage de la circulation du fluide en désolidarisant la liaison par l'arbre d'entrainement (32) entre la machine de détente (20) et la pompe (12) et en commandant en rotation la machine de transformation (34) de manière à ce qu'elle entraîne la pompe (12) pour la circulation du fluide, - à faire circuler le fluide de travail dans le circuit jusqu'à ce qu'il atteigne la valeur seuil de température et/ou de pression.The present invention relates to a method for controlling the circulation of a working fluid in a closed circuit (10) operating on a Rankine cycle, said circuit comprising a pump (12), an evaporator (14) swept by a hot source from the exhaust line (16) of an internal combustion engine (18), an expansion machine (20), a condenser (22), and a drive shaft (32) connecting the pump and the machine relaxing and carrying an energy processing machine (34). According to the invention, the method consists in: determining the pressure and / or the temperature of the working fluid in the circuit; in the event of pressure and / or temperature below a threshold, performing a priming phase of the circulation of the fluid by separating the connection by the drive shaft (32) between the expansion machine (20) and the pump (12) and by controlling in rotation the transformation machine (34) so that it drives the pump (12) for the circulation of the fluid, - to circulate the working fluid in the circuit until it reaches the threshold value of temperature and / or pressure.
Description
La présente invention se rapporte à un procédé de contrôle du fonctionnement d'un circuit fermé fonctionnant selon un cycle de Rankine ainsi qu'à un circuit utilisant un tel procédé.The present invention relates to a method for controlling the operation of a closed circuit operating on a Rankine cycle as well as to a circuit using such a method.
Comme cela est connu, le cycle de Rankine est un cycle thermodynamique à circuit fermé qui se décompose généralement en une étape durant laquelle le fluide de travail utilisé sous forme liquide, est comprimé de manière isentropique, suivie d'une étape où ce fluide liquide comprimé est chauffé et vaporisé au contact d'une source de chaleur.As is known, the Rankine cycle is a closed circuit thermodynamic cycle which is generally broken down into a step during which the working fluid used in liquid form is isentropically compressed, followed by a step where this compressed liquid fluid is heated and vaporized in contact with a heat source.
Cette vapeur est ensuite détendue, au cours d'une autre étape, de manière isentropique dans une machine de détente, puis, dans une dernière étape, cette vapeur détendue est refroidie et condensée au contact d'une source froide.This vapor is then expanded, in another step, isentropically in an expansion machine, then, in a final step, this expanded vapor is cooled and condensed in contact with a cold source.
Pour réaliser ces différentes étapes, le circuit comprend une pompe de circulation/compression pour faire circuler et comprimer le fluide sous forme liquide, un évaporateur qui est balayé par un fluide chaud, généralement l'énergie calorifique véhiculée par les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, pour réaliser la vaporisation du fluide comprimé, une machine de détente pour détendre la vapeur, telle qu'une turbine, une machine de transformation volumétrique qui transforme l'énergie de cette vapeur en une autre énergie, comme une énergie mécanique ou électrique, et un condenseur grâce auquel la chaleur contenue dans la vapeur est cédée à une source froide, généralement de l'air extérieur qui balaye ce condenseur, pour transformer cette vapeur en un fluide sous forme liquide. Ceci permet d'améliorer l'efficacité énergétique d'un moteur à combustion interne en récupérant une grande partie de l'énergie perdue à l'échappement pour la transformer en une énergie qui peut être utilisée pour le véhicule automobile au travers du circuit à cycle de Rankine, notamment pour participer à sa propulsion ou à ses besoins électriques. Comme cela est mieux décrit dans le document US 7 249 459, la fonction de pompage/compression, de détente, et de transformation de l'énergie en une autre énergie, ici une énergie électrique, sont regroupées en un ensemble dans le but d'améliorer la compacité du système et son efficacité énergétique. Pour ce faire, une liaison mécanique, comme un arbre d'entraînement, relie la machine de détente, la pompe de circulation/compression et la machine de transformation de l'énergie, ici à titre d'exemple une machine électrique réversible qui a ainsi une application en tant que moteur électrique d'entraînement ou en tant que génératrice de courant. Dans ces conditions, l'énergie mécanique utile de la machine de détente est inférieure à l'énergie totale qu'elle fournit par la détente du fluide puisqu'une partie de l'énergie est prélevée pour le pompage du fluide au travers de l'arbre. Ainsi, pendant le fonctionnement du circuit, aucune source électrique n'est nécessaire pour le pompage. Le rendement énergétique global du cycle ainsi que sa compacité en sont ainsi améliorés.To perform these various steps, the circuit comprises a circulation / compression pump for circulating and compressing the fluid in liquid form, an evaporator which is swept by a hot fluid, generally the heat energy conveyed by the exhaust gases of an internal combustion engine, for carrying out the vaporization of the compressed fluid, an expansion machine for relaxing the steam, such as a turbine, a volumetric conversion machine which converts the energy of this steam into another energy, such as an energy mechanical or electrical, and a condenser through which the heat contained in the steam is transferred to a cold source, usually outside air that scavenges this condenser, to transform this vapor into a fluid in liquid form. This improves the energy efficiency of an internal combustion engine by recovering a large part of the energy lost in the exhaust to transform it into energy that can be used for the motor vehicle through the cycle circuit Rankine, in particular to participate in its propulsion or its electrical needs. As better described in US Pat. No. 7,249,459, the function of pumping / compressing, relaxing, and transforming the energy into another energy, here an electrical energy, is grouped into a set for the purpose of improve the compactness of the system and its energy efficiency. To do this, a mechanical connection, such as a drive shaft, connects the expansion machine, the circulation / compression pump and the energy conversion machine, here, by way of example, a reversible electric machine which thus has an application as an electric drive motor or as a current generator. Under these conditions, the useful mechanical energy of the expansion machine is less than the total energy it provides by the expansion of the fluid since part of the energy is taken for pumping the fluid through the tree. Thus, during circuit operation, no electrical source is needed for pumping. The overall energy efficiency of the cycle and its compactness are thus improved.
Cette configuration bien que donnant satisfaction présente néanmoins des inconvénients non négligeables. En effet, généralement pendant la phase de démarrage à froid il est nécessaire d'amorcer la circulation du fluide de travail dans le circuit pour assurer la montée en température de ce fluide avant de pouvoir le détendre par la machine de détente. Pendant cette phase d'amorçage, la pompe doit fonctionner sans que la machine de détente ne soit en mesure de produire de travail mécanique. Pour cela et comme mieux mentionné dans le document ci-dessus, la machine électrique est alimentée par une source de courant extérieure de façon à la faire fonctionner en tant que moteur électrique d'entraînement pour faire fonctionner la pompe de circulation/compression. Etant donné que l'arbre d'entraînement constitue une partie du rotor de la machine électrique et que cette arbre est relié à la pompe de circulation/compression et à la machine de détente, la puissance demandée à ce moteur doit être importante pour entraîner à la fois la pompe et la machine de détente. Ceci nécessite une machine électrique de grande taille et de grande puissance pour un usage limité uniquement à l'opération d'amorçage de la circulation du fluide dans le circuit, ce qui ne peut que pénaliser le coût du circuit. De plus, la machine de détente crée un couple résistant pour l'entraînement de la pompe, ce qui ne peut que ralentir la circulation du fluide dans le circuit et ralentir fortement sa montée en température. Par cela, le circuit est opérationnel qu'après un délai très long en pénalisant ainsi ses performances globales. La présente invention se propose de remédier aux inconvénients ci-10 dessus grâce à un procédé qui permet de rendre opérationnel à courte échéance le circuit sans nécessiter des modifications sur les éléments du circuit. A cet effet, la présente invention concerne un procédé de contrôle de la 15 circulation d'un fluide de travail dans un circuit fermé fonctionnant selon un cycle de Rankine, ledit circuit comprenant une pompe de circulation/compression d'un fluide de travail sous forme liquide, un évaporateur pour l'évaporation dudit fluide, l'évaporateur étant balayé par une source chaude provenant de la ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne, 20 notamment pour un véhicule automobile, une machine de détente du fluide sous forme vapeur, un condenseur balayé par un fluide de refroidissement pour la condensation de ce fluide, et un arbre d'entraînement reliant la pompe et la machine de détente et portant une machine de transformation d'énergie, caractérisé en ce qu'il consiste : 25 - à déterminer la pression et/ou la température du fluide de travail dans le circuit, - en cas de pression et/ou de température inférieure à un seuil, à réaliser une phase d'amorçage de la circulation du fluide de travail dans le circuit en désolidarisant la liaison par l'arbre d'entrainement entre la machine de détente 30 et la pompe et en commandant en rotation la machine de transformation de manière à ce qu'elle entraîne la pompe pour la circulation du fluide, - à faire circuler le fluide de travail dans le circuit jusqu'à ce qu'il atteigne la valeur seuil de température et/ou de pression.This configuration, although satisfactory, nevertheless has significant disadvantages. Indeed, generally during the cold start phase it is necessary to initiate the circulation of the working fluid in the circuit to ensure the temperature rise of the fluid before being able to relax by the expansion machine. During this priming phase, the pump must operate without the expansion machine being able to produce mechanical work. For this and as best mentioned in the above document, the electric machine is powered by an external power source so as to operate as an electric drive motor to operate the circulation / compression pump. Since the drive shaft constitutes a part of the rotor of the electric machine and this shaft is connected to the circulation / compression pump and to the expansion machine, the power demanded from this motor must be important to cause both the pump and the relaxing machine. This requires a large electric machine and high power for use limited only to the priming operation of the flow of fluid in the circuit, which can only penalize the cost of the circuit. In addition, the expansion machine creates a resistant torque for driving the pump, which can only slow down the flow of fluid in the circuit and significantly slow its rise in temperature. By this, the circuit is operational only after a very long delay thus penalizing its overall performance. The present invention proposes to overcome the above drawbacks by means of a method which makes it possible to make the circuit operational in the short term without requiring modifications on the elements of the circuit. To this end, the present invention relates to a method for controlling the circulation of a working fluid in a closed circuit operating on a Rankine cycle, said circuit comprising a circulation / compression pump of a working fluid in the form of liquid, an evaporator for evaporation of said fluid, the evaporator being swept by a hot source coming from the exhaust line of an internal combustion engine, in particular for a motor vehicle, a machine for expanding the fluid in the form of vapor, a condenser swept by a cooling fluid for the condensation of this fluid, and a drive shaft connecting the pump and the expansion machine and carrying a machine for transforming energy, characterized in that it consists of: to determine the pressure and / or the temperature of the working fluid in the circuit; in the event of pressure and / or temperature below a threshold, to carry out a priming phase; e circulation of the working fluid in the circuit by separating the connection by the drive shaft between the expansion machine 30 and the pump and by rotating the processing machine so that it drives the pump for the circulation of the fluid, - to circulate the working fluid in the circuit until it reaches the threshold value of temperature and / or pressure.
Le procédé peut consister, dés que la valeur seuil de température et/ou de pression est atteinte, à solidariser la liaison entre la pompe et la machine de détente et à interrompre la commande en rotation de la machine de transformation. Le procédé peut consister à utiliser une machine électrique en tant que machine de transformation pour qu'elle fonctionne en tant que moteur électrique ou en tant que génératrice électrique.The method may consist, as soon as the threshold value of temperature and / or pressure is reached, to secure the connection between the pump and the expansion machine and to interrupt the rotational control of the processing machine. The method may include using an electric machine as a converting machine to operate as an electric motor or as an electric generator.
L'invention concerne également un circuit fermé fonctionnant selon un cycle de Rankine comprenant une pompe de circulation/compression d'un fluide de travail sous forme liquide, un évaporateur pour l'évaporation dudit fluide, l'évaporateur étant balayé par une source chaude provenant de la ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne, notamment pour un véhicule automobile, une machine de détente du fluide sous forme vapeur, un condenseur balayé par un fluide de refroidissement pour la condensation de ce fluide, et un arbre d'entraînement reliant la pompe et la machine de détente et portant une machine de transformation d'énergie, caractérisé en ce que l'arbre d'entraînement comporte deux parties d'arbre et un accouplement débrayable pour la liaison des deux parties entre elles. L'une des parties de l'arbre peut être reliée à la machine de détente.The invention also relates to a closed circuit operating according to a Rankine cycle comprising a circulating pump / compression of a working fluid in liquid form, an evaporator for evaporation of said fluid, the evaporator being swept by a hot source from the exhaust line of an internal combustion engine, in particular for a motor vehicle, a machine for expanding the fluid in vapor form, a condenser swept by a cooling fluid for the condensation of this fluid, and a shaft of drive connecting the pump and the expansion machine and carrying an energy processing machine, characterized in that the drive shaft has two shaft parts and a disengageable coupling for connecting the two parts to each other. One of the parts of the shaft can be connected to the expansion machine.
La partie de l'arbre reliée à la machine de détente peut porter un dispositif de démultiplication de vitesse. L'autre des parties de l'arbre peut être reliée à la pompe et à la machine de transformation.The part of the shaft connected to the expansion machine may carry a speed reduction device. The other part of the shaft can be connected to the pump and the processing machine.
La pompe de circulation/ compression peut être une pompe doseuse. La pompe doseuse peut être une pompe doseuse à piston.The circulation / compression pump can be a metering pump. The metering pump can be a piston metering pump.
La machine de détente peut être une machine réceptrice à plateau oscillant. La machine de transformation est une machine électrique.The triggering machine may be a swinging plate receiving machine. The processing machine is an electric machine.
Les autres caractéristiques et avantages de l'invention vont apparaître à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre uniquement illustratif et non limitatif, et à laquelle sont annexés : - la figure 1 qui illustre un circuit fermé fonctionnant selon un cycle de Rankine de l'art antérieur ; - la figure 2 qui montre un groupe d'éléments selon l'invention pour un circuit fermé à cycle de Rankine et - la figure 3 qui illustre schématiquement un exemple de réalisation de la figure 2.The other features and advantages of the invention will become apparent on reading the following description, given solely by way of illustration and not limitation, and to which are appended: FIG. 1 which illustrates a closed circuit operating according to a cycle of Rankine of the prior art; FIG. 2 shows a group of elements according to the invention for a Rankine cycle closed circuit and FIG. 3 which schematically illustrates an embodiment of FIG. 2.
Sur la figure 1, le circuit fermé à cycle de Rankine 10 comprend une pompe de circulation/compression 12 d'un fluide de travail, ici de l'eau, circulant dans ce circuit selon un sens horaire (Flèches A). Cette pompe permet de comprimer cette eau entre l'entrée de la pompe et sa sortie où cette eau, toujours sous forme liquide, est à pression élevée. Ce circuit comporte également un évaporateur 14, traversé par l'eau comprimé provenant de la pompe et qui ressort de cet évaporateur sous forme de vapeur comprimée. Cet évaporateur est balayé par une source chaude (Flèches B) provenant 25 des gaz d'échappement circulant dans la ligne d'échappement 16 d'un moteur à combustion interne 18, notamment d'un véhicule automobile. Ce circuit comporte encore une machine de détente réceptrice 20, telle qu'une turbine de détente, recevant à son admission le fluide de travail sous forme vapeur comprimé à haute pression, ici de la vapeur d'eau et à partir de 30 laquelle la vapeur d'eau ressort de cette turbine sous forme de vapeur détendue à basse pression. Enfin, le circuit comporte un condenseur 22 qui permet de transformer la vapeur basse pression détendue qui provient de la turbine en une eau sous forme liquide après son passage au travers de ce condenseur.In FIG. 1, the Rankine cycle closed circuit 10 comprises a circulation / compression pump 12 for a working fluid, here water, circulating in this circuit in a clockwise direction (arrows A). This pump is used to compress this water between the pump inlet and its outlet where the water, always in liquid form, is at high pressure. This circuit also comprises an evaporator 14 traversed by the compressed water coming from the pump and which emerges from this evaporator in the form of compressed steam. This evaporator is swept by a hot source (arrows B) coming from the exhaust gases flowing in the exhaust line 16 of an internal combustion engine 18, in particular from a motor vehicle. This circuit also comprises a receiving expansion machine 20, such as an expansion turbine, receiving at its inlet the working fluid in vapor form compressed at high pressure, here water vapor and from which the steam water spring of this turbine in the form of steam at low pressure relaxed. Finally, the circuit comprises a condenser 22 which makes it possible to transform the relaxed low-pressure steam which comes from the turbine into a water in liquid form after passing through this condenser.
A titre d'exemple, ce condenseur est balayé par un fluide de refroidissement (Flèches C) qui traverse le condenseur et sa face de sortie en refroidissant et en condensant la vapeur détendue qui le parcoure. Ce fluide de refroidissement est ici de l'air extérieur à température ambiante, mais tout autre fluide de refroidissement, comme de l'eau, peut être utilisé pour assurer la condensation de la vapeur. Bien évidement, les différents éléments du circuit sont reliés entre eux par des conduites de circulation de fluide 24, 26, 28, 30 permettant de relier successivement la pompe avec l'évaporateur (conduite 24), l'évaporateur avec la turbine (conduite 26), la turbine avec le condenseur (conduite 28) et le condenseur avec la pompe (conduite 30) pour que le fluide de travail, sous forme liquide ou sous forme vapeur, circule selon le sens indiqué par les flèches A.By way of example, this condenser is swept by a cooling fluid (Arrows C) which passes through the condenser and its outlet face while cooling and condensing the loose steam which passes through it. This cooling fluid is here outside air at room temperature, but any other cooling fluid, such as water, can be used to ensure the condensation of the steam. Of course, the various elements of the circuit are interconnected by fluid circulation lines 24, 26, 28, 30 for successively connecting the pump with the evaporator (line 24), the evaporator with the turbine (line 26). ), the turbine with the condenser (pipe 28) and the condenser with the pump (pipe 30) so that the working fluid, in liquid form or in vapor form, circulates in the direction indicated by the arrows A.
Comme mieux visible sur la figure 1, le rotor de la pompe et de la turbine sont reliés entre eux par une liaison mécanique coaxiale, comme un arbre d'entraînement 32. Cet arbre est également relié coaxialement au rotor d'une machine de transformation volumétrique 34 qui transforme l'énergie du fluide de travail sous forme vapeur en une autre énergie. Avantageusement, cette machine de transformation est une machine électrique réversible 34 qui peut fonctionner en tant que moteur électrique d'entraînement ou en tant que génératrice électrique.As can be seen more clearly in FIG. 1, the rotor of the pump and the turbine are interconnected by a coaxial mechanical connection, such as a drive shaft 32. This shaft is also coaxially connected to the rotor of a volumetric transformation machine 34 which transforms the energy of the working fluid in vapor form into another energy. Advantageously, this transformation machine is a reversible electric machine 34 which can function as an electric drive motor or as an electric generator.
Sur l'exemple de la figure 1, la machine électrique est placée, à titre d'exemple, à gauche de la pompe 12 (en considérant cette figure) mais elle peut être placée sur l'arbre 32 entre la pompe et la turbine 20, comme cela est illustré en pointillé sur cette figure.In the example of Figure 1, the electric machine is placed, for example, to the left of the pump 12 (considering this figure) but it can be placed on the shaft 32 between the pump and the turbine 20 as shown in dotted line in this figure.
Comme cela est largement connu, ce circuit est relié à un système de contrôle/commande 36 permettant d'assurer sa gestion. Notamment, ce système reçoit des informations à partir de différents capteurs prévus dans ce circuit, comme la pression ou la température de l'eau (ou de la vapeur d'eau) à différents endroits du circuit.As is widely known, this circuit is connected to a control / control system 36 to ensure its management. In particular, this system receives information from different sensors provided in this circuit, such as the pressure or the temperature of the water (or water vapor) at different points in the circuit.
A partir des informations reçues, le système 36 commande des éléments du circuit pour l'obtention de la plage de fonctionnement souhaitée. Ce système de contrôle/commande agit notamment sur la pompe 12, sur la turbine 20, sur la machine électrique 34,...From the information received, the system 36 controls elements of the circuit to obtain the desired operating range. This control / control system acts in particular on the pump 12, on the turbine 20, on the electric machine 34, ...
On se réfère maintenant à la figure 2 qui montre l'ensemble pompeturbine-machine électrique selon l'invention. Sur cette figure, la liaison mécanique entre la pompe 12 et la turbine 14 est une liaison interruptive qui permet de solidariser ou de désolidariser la partie 32a de l'arbre 32 qui est solidaire du rotor de la turbine avec la partie 32b de l'arbre qui est solidaire du rotor de la pompe et du rotor de la machine électrique. Plus précisément, l'arbre 32 porte un accouplement débrayable 38, comme un embrayage à plateaux de friction. L'un des plateaux 38a est solidaire de la partie 32a de l'arbre 32 alors que l'autre des plateaux 38b est solidaire de la partie 32b. Le contrôle de cet embrayage peut se réaliser par tous les dispositifs à la portée de l'homme du métier, tel qu'un actuateur hydraulique ou électrique 40 commandé par le système de contrôle/commande 36.Referring now to Figure 2 which shows the entire pompeturbine-electric machine according to the invention. In this figure, the mechanical connection between the pump 12 and the turbine 14 is an interruptive link which makes it possible to join or separate the portion 32a of the shaft 32 which is integral with the rotor of the turbine with the portion 32b of the shaft which is secured to the rotor of the pump and the rotor of the electric machine. More specifically, the shaft 32 carries a disengageable coupling 38, such as a friction plate clutch. One of the trays 38a is secured to the portion 32a of the shaft 32 while the other of the trays 38b is secured to the portion 32b. The control of this clutch can be achieved by all devices within the reach of the skilled person, such as a hydraulic or electrical actuator 40 controlled by the control / control system 36.
Bien entendu tout autre type d'accouplement débrayable peut être utilisé comme un embrayage multidisque ou un embrayage électromagnétique. Il est à noter que dans la configuration où la machine électrique est placée entre la pompe et la turbine (comme illustré en traits pointillés sur la figure 2), l'embrayage 38 sera alors positionné entre la turbine et la machine électrique. De même, il peut être envisagé de disposer sur l'arbre 32 un dispositif de démultiplication de vitesse de rotation 42 (illustré en traits pointillés) entre la pompe et la turbine en permettant d'augmenter la vitesse de rotation de la pompe à partir de la vitesse de rotation de la turbine. Dans ce cas, l'embrayage 38 est placé entre le dispositif de démultiplication et la pompe ou entre le dispositif de démultiplication et la machine électrique dans le cas ou celle-ci est placée entre le dispositif de démultiplication et la pompe 12.Of course, any other type of disengageable coupling can be used as a multi-disk clutch or an electromagnetic clutch. It should be noted that in the configuration where the electric machine is placed between the pump and the turbine (as illustrated in dotted lines in FIG. 2), the clutch 38 will then be positioned between the turbine and the electric machine. Similarly, it may be envisaged to have on the shaft 32 a rotational speed reduction device 42 (shown in dashed lines) between the pump and the turbine, making it possible to increase the speed of rotation of the pump from the speed of rotation of the turbine. In this case, the clutch 38 is placed between the reduction device and the pump or between the reduction device and the electric machine in the case where the latter is placed between the reduction device and the pump 12.
Ainsi, notamment lors du démarrage à froid du circuit 10, le système 36 reçoit généralement comme information une insuffisance de pression et/ou de température du fluide de travail pour permettre le fonctionnement de la turbine.Thus, especially during the cold start of the circuit 10, the system 36 generally receives as information insufficient pressure and / or temperature of the working fluid to allow the operation of the turbine.
Une phase d'amorçage de la circulation du fluide dans le circuit est alors lancée pour assurer la montée en température et/ou pression de ce fluide avant de pouvoir le détendre par la machine de détente. Pour cette phase, le système commande l'actuateur 40 de l'embrayage 38 pour écarter les plateaux 38a et 38b l'un de l'autre en désolidarisant ainsi la partie 32a de l'arbre 32 avec sa partie 32b. Conjointement, le système commande l'alimentation électrique de la machine, comme par des batteries (non représentées). Cette machine fonctionne alors en tant que moteur électrique et entraîne alors en rotation, au travers de la partie 32b de l'arbre 32, uniquement le rotor de la pompe de circulation/compression 12. Compte tenu de la désolidarisation des deux parties 32a et 32b de l'arbre 32, le rotor de la turbine 20 n'est pas entraîné, ce qui ne génère aucun couple résistant pour la rotation du rotor de la pompe et ce qui ne peut que favoriser l'accélération de la montée en température du fluide de travail. Sous l'action de la pompe, le fluide circule dans le circuit selon les flèches A en se chauffant dans l'évaporateur 14 par échange calorifique avec les gaz d'échappement, puis traverse la turbine 20 sans entraîner en rotation son rotor, arrive au condenseur 22 et aboutit à la pompe pour effectuer une nouvelle boucle de circulation. Dés que le système 36 reçoit comme information que la température et/ou la pression du fluide de travail est suffisante pour entraîner le rotor de la turbine, généralement une température de l'ordre de 250 °C et une pression de l'ordre de 10 bar, il passe en mode de fonctionnement conventionnel.A priming phase of the circulation of the fluid in the circuit is then launched to ensure the rise in temperature and / or pressure of the fluid before being able to relax it by the expansion machine. For this phase, the system controls the actuator 40 of the clutch 38 to move the trays 38a and 38b away from each other thereby disengaging the portion 32a of the shaft 32 with its portion 32b. Together, the system controls the power supply of the machine, as by batteries (not shown). This machine then operates as an electric motor and then drives in rotation, through the portion 32b of the shaft 32, only the rotor of the circulation pump / compression 12. Given the separation of the two parts 32a and 32b of the shaft 32, the rotor of the turbine 20 is not driven, which generates no resisting torque for the rotation of the rotor of the pump and which can only promote the acceleration of the rise in temperature of the fluid working. Under the action of the pump, the fluid circulates in the circuit according to the arrows A by heating in the evaporator 14 by heat exchange with the exhaust gas, then passes through the turbine 20 without rotating its rotor, reaches the condenser 22 and leads to the pump to make a new circulation loop. As soon as the system 36 receives as information that the temperature and / or the pressure of the working fluid is sufficient to drive the rotor of the turbine, generally a temperature of the order of 250 ° C. and a pressure of about 10 ° C. bar, it switches to conventional operating mode.
Pour arriver à ce mode, le système commande l'actuateur 40 pour rendre opérationnel l'embrayage 38. Ceci a pour effet de solidariser les deux parties 32a et 32b de l'arbre 32 et d'assurer une liaison mécanique entre le rotor de la pompe et le rotor de la turbine.To arrive at this mode, the system controls the actuator 40 to make operational the clutch 38. This has the effect of securing the two parts 32a and 32b of the shaft 32 and to provide a mechanical connection between the rotor of the pump and rotor of the turbine.
Simultanément, le système commande l'arrêt de l'alimentation électrique de la machine électrique 34 qui cesse alors d'avoir une fonction de moteur électrique. Dans cette configuration, le rotor de la turbine 20 entraîne au travers de des parties 32a et 32b de l'arbre 32, directement ou par l'intermédiaire du dispositif de démultiplication de vitesse 42, la rotation du rotor de la pompe 12 pour assurer la circulation du fluide ainsi que du rotor de la machine électrique 34 qui agit alors en tant que génératrice de courant pour alimenter les batteries électriques du véhicule et/ou les accessoires électriques liés à ce véhicule.Simultaneously, the system controls the stop of the power supply of the electric machine 34 which then ceases to have an electric motor function. In this configuration, the rotor of the turbine 20 drives through the portions 32a and 32b of the shaft 32, directly or by means of the speed reduction device 42, the rotation of the rotor of the pump 12 to ensure the circulation of the fluid as well as the rotor of the electric machine 34 which then acts as a generator of current to supply the vehicle's electric batteries and / or electrical accessories related to this vehicle.
Par cela, le circuit fermé est plus rapidement opérationnel sans nécessiter de grandes modifications de l'ensemble pompe-turbine-machine électrique. Dans l'exemple de réalisation de la figure 3, l'ensemble pompe-turbine- machine électrique est logé dans un carter fermé 44. Ce carter loge la machine électrique 34, la pompe 12 qui est une pompe doseuse à pistons reliée aux conduites 24 et 30, et la machine de détente 20 sous la forme d'une machine réceptrice à plateau oscillant avec ses conduites 26 et 28. Le rotor 46 de la machine électrique, le rotor 48 de la de la pompe doseuse et le plateau oscillant 50 de la machine à plateau sont reliés entre eux par l'arbre 32. Comme précédemment mentionné, cet arbre porte un accouplement débrayable 38 séparant cet arbre 32 en une partie 32a et en une partie 32b.By this, the closed circuit is more quickly operational without requiring major modifications of the pump-turbine-electric machine assembly. In the embodiment of FIG. 3, the pump-turbine-electric machine assembly is housed in a closed casing 44. This housing houses the electric machine 34, the pump 12 which is a piston metering pump connected to the pipes 24. and 30, and the expander 20 in the form of a swash plate receiving machine with its lines 26 and 28. The rotor 46 of the electric machine, the rotor 48 of the metering pump and the swash plate 50 of the tray machine are interconnected by the shaft 32. As previously mentioned, this shaft carries a disengageable coupling 38 separating the shaft 32 into a portion 32a and a portion 32b.
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