MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR REPUBLIQUE DU MALI ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE Un Peuple- Un But- Une Foi INSTITUT POLYTECHNIQUE RURAL DE FORMATION ET DE RECHERCHE APPLIQUEE ( IPR/IFRA ) DE KATIBOUGOU BP : 06 ; TEL : ; FAX : µ ATELIER NATIONAL DE CAPITALISATION DES CONNAISSANCES SUR LES BIOCARBURANTS Bamako les 20 et 21 Décembre 2012 TITRE: «ESSAIS DE FONCTIONNEMENT DE LONGUE DUREE (5000 HEURES) D’UN MOTEUR DIESEL AVEC L’HUILE DE POURGHERE COMME CARBURANT» PRESENTATION: Dr MAMADOU N. SANGARE ENSEIGNANT-CHERCHEUR A L’IPR/IFRA DE KATIBOUGOU BP:06; Koulikoro (Mali) Tél..: /

1. Objectifs de recherche 1.1.Objectif global Appuyer la promotion de la motorisation villageoise à poste fixe (fonctionnement des moteurs des plateformes multifonctionnelles villageoises, des motopompes diesel, des groupes électrogènes…) dans les zones rurales en proposant un guide technique de l’ensemble des mesures permettant l’utilisation de l’huile brute filtrée de pourghère (biocarburant) comme substitut du gazole.

1.2. Objectifs spécifiques - Identifier les performances et le rendement des moteurs Diesel fonctionnant avec l’huile de pourghère comme carburant. - Evaluer la consommation horaire et la consommation spécifique du moteur en huile de pourghère, et établir une corrélation entre les deux carburants, c’est à dire déterminer la quantité d’huile de pourghère qui produirait la même quantité de chaleur, donc permettant de faire le même travail qu’un litre de gazole. - Identifier les pannes pouvant affecter les différentes parties d’un moteur Diesel fonctionnant pendant de longues heures avec le biocarburant de pourghère. - Contribuer à la promotion de l’utilisation de l’huile de pourghère comme carburant dans toutes les zones qui peuvent disposer annuellement de grandes quantités de graines de pourghère.

2. Matériels et méthodes 2.1. Lieu de l’étude: IPR/IFRA de Katibougou où il y a une plateforme multifonctionnelle installée en L’expérimentation consistait à suivre le fonctionnement du moteur pendant au moins heures, en notant tous les détails intervenant au cours des essais. Pour le moment, nous avons pu réaliser le suivi du moteur pendant heures à cause de l’insuffisance des matières à transformer avec la plateforme. Du reste nous avons atteint ce chiffre en achetant du riz paddy que nous avons décortiqué dans l’atelier.

2.2. Matériels Il s’agit d’un moteur Diesel de 10 CV, avec tout autour des équipements de transformation (un moulin, une décortiqueuse (mil, maïs, sorgho, riz, arachide, haricot), un broyeur d’amande de karité, et une presse SUNDHARA pour le pressage des graines de pourghère (voir images). Il y a également les graines et l’huile de pourghère, ainsi que le gazole, les accessoires et les petits matériels de travail.

Image 1 : Tas de graines de pourghère

Image 2 : Huile brute filtrée de pourghère (biocarburant)

Image 3 : Le moteur Diesel (à gauche), les équipements associés (au milieu) et le système d’alimentation en huile de pourghère (réservoir de droite) et en gazole (réservoir de gauche).

Image 4:La presse «SUNDHARA» version népalaise optimisée à Markala (au centre)

3. Résultats attendus - Identification des pannes des moteurs fonctionnant à l’huile de pourghère; - meilleure connaissance des modes de fonctionnement de longue durée des moteurs Diesel avec l’huile; - besoins en énergie des moteurs et équipements satisfaits; - dépendance vis à vis des produits pétroliers diminuée dans les villages; - revenus des femmes améliorés par la vente de graines, ou d’huile ou même de savon à base de pourghère; - réduction de la pauvreté par la contribution à la diversification des sources de revenus dans les villages; - devises de l’Etat économisées par la valorisation énergétique d’une source locale de carburant pouvant se substituer au carburant fossile dont la totalité est importée au Mali; - contribution à la protection de l’environnement par la réduction du rythme de déforestation; - élaboration d’un guide de fonctionnement des moteurs Diesel avec l’huile de pourghère comme carburant.

4. Exécution des activités -Achat des graines de pourghère et transport à l’IPR. -Pressage des graines après conditionnement. -Préparation de l’huile brute obtenue (décantation et filtrage). -Fonctionnement du moteur avec l’huile de pourghère comme carburant accouplé aux autres équipements de l’atelier si des clientes se présentent pour la mouture, le décorticage des céréales ou le broyage des amandes de karité. -Achat et transport à Katibougou de riz paddy pour le décorticage. Les paramètres à mesurer ou à observer au cours des essais sont: -la consommation réelle d’huile, - le comportement du moteur pour les marches de courtes ou longues durées, la température de l’eau de refroidissement qui renseigne sur le degré d’échauffement du moteur, - la nature, les fréquences et la localisation des pannes, la résistance aux vibrations du moteur.

En laboratoire, les paramètres de fonctionnement d’un moteur sont résumés dans le tableau suivant Tableau 1: Paramètres de fonctionnement d’un moteur MOTEUR:DATE DE L’ESSAI:CARBURANT:DOSSIER: VERSION:T°C AMBIANTE:HYGROMETRIE:P. ATMOSP. (mmHg): PARAMETRESVALEURSOBSERVATIONS REGIME (tr/mn) %CHARGE COUPLE LU (N.m) CONSOMMATION DE CARBURANT (l/h) TEMPERATURE DU CARBURANT (°C) TEMPERATURE DE L’AIR AMBIANT (°C) TEMPERATURE DE L’AIR D’ADMISSION (°C) TEMPERATURE DE L’AIR D’ECHAPPEMENT (°C) TEMPERATURE DE LA CULASSE (°C) TEMPERATURE DE L’HUILE (°C) PRESSION HUILE (bar)

A la fin des essais de chaque tranche horaire de 50 ou 100 heures, nous procédons au démontage du moteur pour vérifier l’état des différentes pièces de celui-ci (injecteur, pompe d’injection, soupapes, chemise, cylindre, segments, piston, pompe à huile, filtres à carburant, raccords d’écoulement, bielle- manivelle, vilebrequin, arbre à cames, etc.).

5. Point d’exécution du projet En 2007, les travaux ont commencé par la révision du moteur Diesel de 10 CV. Ensuite, nous avons continué en pressant 1120 kg de graines de pourghère qui ont donné 280 litres d’huile brute, soit 252 litres d’huile filtrée pouvant être utilisée comme carburant. Enfin, nous avons entamé les essais avec le moteur, mais nous avons été obligés d’arrêter ces essais, faute de matières à transformer avec les équipements de la plateforme. Pour palier à cette difficulté fondamentale, nous avons décidé de réaffecter certaines sommes du budget à l’achat de riz paddy pour le décortiquer dans notre atelier. Ainsi, nous avons acheté kg de riz à Katibougou et kg à Baguinéda en 2008, soit kg de riz paddy au total sur les deux ans.

Nous avons ensuite organisé la campagne 2008 d’achat de graines de pourghère au cours de laquelle nous avons acheté près de 4 tonnes de graines dont le pressage a donné environ litres d’huile carburant ayant permis de faire fonctionner le moteur pendant près de 978 heures. Ainsi, nous avons continué les essais en 2008 pour atteindre à la date du 23 décembre le nombre de heures de fonctionnement du moteur.

6. Résultats obtenus -Vérification du niveau de l’huile de lubrification toutes les 20 heures et le compléter si nécessaire. -Changement de l’huile de lubrification après 500 heures de fonctionnement. -Examen des valves et du nez de l’injecteur pour le nettoyer en cas de dépôt de traces d’huile imbrûlées ou le remplacer s’il ne peut pas être débouché. -Au bout de heures, nous avons constaté des usures sur l’injecteur, sur les éléments de la pompe d’injection, sur les segments, sur les soupapes et sur la culasse. Ces usures se manifestent par des dépôts ou traces d’encrassement, des fêlures et des déformations telles que l’ovalisation du cylindre et de la chemise, le gonflement du piston et son encrassement.

6.1. Consommation d’huile de pourghère Le moteur Diesel fonctionnant avec l’huile de pourghère consomme plus de carburant qu’avec le gazole. Ceci est dû au fait que le gazole a un pouvoir calorifique inférieur (PCI) plus élevé ( kJ/kg) que celui de l’huile de pourghère ( kJ/kg), soit un rapport de : / = 1,14 Dans la pratique, il faut environ 1,15 à 1,20 litre d’huile de pourghère pour obtenir la même quantité de chaleur que 1 litre de gazole.

6.2. Usure des éléments du moteurs Le schéma suivant montre l’encrassement de la culasse après environ 800 heures de fonctionnement du moteur. Image 5 : Encrassement de la culasse après 800 heures de fonctionnement

Image 6 : Encrassement de la culasse à partir de heures de fonctionnement Image 14: Encrassement de la pompe d’injection après 500 heures de fonctionnement

6.3. Au niveau de l’injecteur Nous avons observé aussi l’évolution de l’encrassement de l’injecteur, en particulier le nez de celui-ci de 500 à heures de fonctionnement et dont les différentes images sont présentées ci-dessous Image 7: Encrassement de la pompe d’injection après 500 heures de fonctionnement

6.4. On observe une couche uniforme de calamine sur l’injecteur. Le dépôt est charbonneux. Au nettoyage, on constate que la calamine est plus solide et bien accrochée.. Il faudrait voir si, à la longue, ce dépôt ne pourrait pas détériorer la qualité Image 8: Etats d’encrassement du nez de l’injecteur après 800 et heures de fonctionnement

6.5. Au niveau du piston et des segments Un autre élément du moteur affecté par la mauvaise combustion de l’huile est le piston dans les gorges duquel passent les segments. A la fin des essais, nous avons vu que le piston présente une zone couverte d’une couche d’encrassement. Il s’agit de dépôts de calamine plus importants qui conduisent jusqu’au colmatage des segments qui restent collés dans les gorges du piston. La photo suivante montre cet état du piston Image 9: Encrassement du piston et colmatage des segments après heures

7. Conclusion des essais Au terme de ces heures d'essais, nous pouvons affirmer que l'emploi d'huile de pourghère dans le moteur Diesel n'a pas posé de problème majeur tels que la brisure de l’arbre à came ou le blocage du moteur qui nous avait été rapportée par d’autres utilisateurs de plateformes multifonctionnelles au cours des enquêtes qui ont précédé ce travail. On a constaté globalement une consommation un peu plus élevée et un rendement légèrement plus faible que pour le moteur fonctionnant au gazole.

Au point de vue usure et encrassement, des différences par rapport au moteur à gazole ont pu être mises en évidence mais elles étaient toujours peu importantes qu’on ne le croyait. L’analyse de l'huile lubrifiante du moteur laisse soupçonner un problème de corrosion dans le moteur avec l’huile de pourghère, qui serait dû aux acides gras libres présents dans cette huile. De nouveaux essais devront venir étayer cette information

8. PERSPECTIVES Tous ces résultats sont encourageants et confirment que le choix du moteur Diesel à injection indirecte pour l'utilisation d'huile de pourghère comme carburant est un très bon choix si la disponibilité des graines et de la presse est assurée dans les villages. Il faudrait encore réaliser de nouveaux essais pour être débarrassés des incertitudes relatives au rodage et aux difficultés de démarrage du moteur après de nombreuses heures de fonctionnement, notamment au niveau des tiges de culbuteurs, du tarage de l'injecteur et un éventuel dérèglement de la soupape d’injection. Un autre essai, d’environ heures avec la collaboration du laboratoire « THERMIQUE » de l’ENI- ABT, basé surtout sur le suivi de l'endurance, permettrait de compléter les résultats

Je vous remercie de votre aimable attention