Optimisation de la solution finale et évaluation de son potentiel d’économie

PRÉSENTATION DES CONDITIONS D’UTILISATION

Tel que mentionné préalablement, la caractérisation du cycle d’opération d’un véhicule est une étape fondamentale dans l’évaluation d’une éventuelle amélioration de son efficacité énergétique. En règle générale, le cycle global d’un véhicule est composé de plusieurs sous-cycles. C’est le cas pour les camions à ordures qui possèdent une fréquence élevée d’arrêts/départs lorsqu’ils collectent les ordures en plus de circuler à des vitesses élevées lors des transferts entre les centres d’enfouissement. Les différents sous-cycles de vitesse doivent être pris en considération afin de définir un cycle représentatif pour la conception d’un système hybride destiné aux camions à ordures. Certains auteurs, tels que (lvani, 2007) et (Stewart & Parish, 2007) de l’organisation HTUF (Hybrid Truck Users Forum), ont proposé différents cycles de vitesse. Ils relatent qu’il a été nécessaire de développer leur propre cycle de vitesse en raison de l’influence considérable de ce paramètre dans l’évaluation de la performance d’un système hybride. La même démarche a été suivie lors du développement du système hybride présenté dans cette étude en effectuant une période d’acquisition de données sur un véhicule cible du système. Ainsi, cette section présente les résultats de cette période d’acquisition de données en décrivant les conditions de fonctionnement du véhicule destiné à recevoir ce système hybride. Il s’agit d’un camion à ordures à chargement latéral.

Freinage Puisque le freinage est un élément très important dans la conception d’un système hybride, cette portion du cycle d’opération d’un camion à ordures a été étudiée plus en détail. La mesure de l’intensité du freinage permettra de dimensionner adéquatement les composants hydrauliques présentés aux chapitres suivants. Le couple de freinage produit par le système hybride sera généré par la pompe hydraulique puis sera transmis à l’arbre de transmission du véhicule par l’entremise d’une boîte de transmission à rapport unique avec embrayage. Les valeurs de couple utilisées dans cette section proviennent des résultats de l’acquisition de données. Ces résultats bruts ont été traités à l’aide d’un modèle de simulation numérique qui sera présenté en détail à la section 5.2.1. La Figure 3.4 présente la quantité d’énergie de freinage dissipée par le système de freinage original du camion en fonction des différents couples de freinage lors des deux semaines d’acquisition de données. Les valeurs de couples sont déterminées à l’arbre de transmission du véhicule (voir section 5.1}. La quantité d’énergie de freinage provient de l’intégration du produit du couple et de la vitesse angulaire de l’arbre de transmission. Seuls les freinages à des vitesses inférieures à 35 km/h ont été considérés afin de couvrir une plage de vitesse représentative du comportement du camion en mode collecte. Le système hybride développé sera utilisé seulement en mode collecte, car les systèmes de compaction et de manutention des déchets fonctionnent seulement à ce moment.

Cycle hydraulique du bras télescopique

La figure suivante présente le fonctionnement typique du bras télescopique, qui est composé d’une pince ainsi que deux chariots. Les différents vérins du bras télescopique sont contrôlés par la pression hydraulique provenant de la valve Danfoss Le temps de cycle ainsi que la sortie du bras correspondent aux moyennes calculées à partir des données brutes (voir Tableau 3.3). On remarque que la pression hydraulique est maintenue à son plus haut niveau durant le déchargement du conteneur dans la benne du camion (voir point 1 de la figure suivante). Ceci est dû au fait que l’opérateur maintient la commande en position (levée de la pince) tout au long de cette manœuvre. Une autre pointe de pression survient durant le retrait du bras automatisé une fois le conteneur vide remis en place (voir point 2 de la Figure 3.5). Le chariot étant alors le seul élément en mouvement, tout le débit hydraulique est consommé par le côté tige des cylindres du chariot, ce qui explique cette hausse de pression. Il est également à noter que, règle générale, le bras est déployé environ 1 à 2 secondes avant l’arrêt complet du camion (voir point 3 de la Figure 3.5) et que l’opérateur attend le retrait du bras avant de réaccélérer (voir point 4 de la Figure 3.5). Ce cycle hydraulique complexe démontre la variation importante de la demande de puissance nécessaire au système hydraulique de gestion des déchets.

Cycle hydraulique du compacteur La figure suivante présente l’évolution de la pression au cours du premier voyage effectué le 13 août 2007. Le chargement maximal de la benne était alors de 8170 kg de matières recyclables. Afin de démontrer l’évolution de la pression durant un compactage lorsque la benne est vide et lorsqu’elle est pleine, les encadrés Vide et Plein de la Figure 3.6 sont présentés en détail à la Figure 3.7. Le graphique du haut de la Figure 3.7 démontre que, lorsque la benne est vide, la pression hydraulique à la valve principale est faiblement affectée par le mouvement du compacteur. En revanche, le graphique du bas de la Figure 3.7 illustre une forte augmentation de la pression en fin de course du compacteur lorsque la benne est pleine. Finalement, dans les deux cas, la pression hydraulique durant le retrait du compacteur augmente avec le régime du moteur.

Température du réservoir d’huile

La température d’huile mesurée lors de la période d’acquisition de données est celle résultants de l’utilisation du système de manutention et de compaction des déchets du camion. Cette température a été mesurée par un thermocouple collé sur la paroi extérieure du réservoir d’huile, tout près du point de retour (voir Figure 2.8). Il ne s’agit pas de la température exacte du fluide, car le thermocouple n’est pas en contact direct avec l’huile. L’utilisation de ce paramètre dépasse la portée de cette étude, mais cette information est tout de même présentée à titre informatif. À l’exception du premier voyage de la journée (démarrage à froid), la température du réservoir reste plutôt constante lorsque le véhicule est en opération. Règle générale, les faibles variations de température sont attribuables à l’augmentation du régime moteur particulièrement lorsque le véhicule circule à basse vitesse. La période d’acquisition de données était au mois de juillet, les températures présentées à la figure suivante représentent une utilisation du camion lors des périodes les plus chaudes de l’année..