Brevet FR2398180A1 — publié le 19790216

La présente invention, due à la collaboration de Monsieur Dominique ARNAULT, concerne un dispositif pour détecter un défaut d'entrainement de la pompe à eau de refroidissement dlun véhicule à moteur à combustion interne, ce véhicule comportant des moyens d'entraînement communs pour la pompe à eau et un générateur électrique. Une avarie de ce genre peut avoir pour cause, soit une rupture, soit un déréglage des moyens d'entrainement de la pompe à eau; en particulier, dans le cas fréquent où ces moyens d'entrat- nement sont constitués par une courroie, celle-ci peut se rompre ou ne plus être suffisamment tendue. Or, on sait qu'un défaut de fonctionnement de la pompe å eau d'un véhicule à moteur à combustion interne est susceptible d'entraîner des détériorations graves, voire même une destruction du moteur, celui-ci n'étant pratiquement plus refroidi lorsque la circulation d'eau est interrompue. Il est donc d'un intéret primordial de pouvoir déceler le plus rapidement possible un tel défaut d'entraînement. L'invention a pour but, surtout, de fournir un dispositif de détection qui reponde mieux que jusqu'à présent aux diverses exigences de la pratique, et notamment qui puisse signaler un défaut d'entraînement de la pompe à eau avec une bonne fiabilité et qui soit de fabrication simple, peu encombrant et d'un coût modique. Le dispositif conforme à l'invention se caractérise en ce qu'il est agencé pour détecteur, sur une borne de sortie du générateur électrique, l'absence d'une tension supérieure à un seuil prédéterminé correspondant à une vitesse de rotation du moteur au plus égale à la moitié de sa vitesse de ralenti, l'absence d'une telle tension correspondant à un défaut d'entraînement du générateur électrique et donc de la pompe à eau1 de telle sorte qu'en aucun cas une indication d'alarme erronée ne peut etre fournie lorsque le moteur tourne au ralenti, meme déréglé, et que la pompe à eau est normalement entraînée. Du fait du choix d'un seuil correspondant à au plus la moitié de la vitesse de ralenti du moteur, on est assuré que, même si à la suite d'un mauvais réglage ou d'un déréglage, celui-ci tourne à une vitesse de ralenti inférieure à la vitesse normale, la tension délivrée par le générateur électrique sera nettement différente du seuil, aussi bien dans le cas d'un en traînement correct que dans le cas d'un défaut d'entrainement. De préférence, le seuil de déclenchement correspond à une vitesse de rotation du moteur comprise entre environ 1/20 et 1/10 de la vitesse de ralenti. Toutefois, lorsque le rotor de l'alternateur est normalement entraîné, mais que l'alimentation de l'enroulement d'excitation est interrompue, itaimantation rémanente du rotor provoque l'apparition d'une tension résiduelle à la sortie de l'alter- nateur. Si la tension du seuil est trop élevée, la tension résiduelle, qui lui est inférieure, provoque un déclenchement du dispositif de détection de l'invention. Or, un défaut d'excitation de l'alternateur n'exige pas un arrêt impératif du véhicule. Pour éviter cet inconvénient, on prévoit que le seuil des moyens détecteurs est tel qu'en cas de défaut d'excitation du générateur électrique, le rotor de ce dernier et la pompe à eau étant toutefois normalement entraînés en rotation, la tension résiduelle de sortie, due à l'aimantation rémanente du rotor délivrée par ce générateur soit encore suffisante pour ne pas déclencher le dispositif tant que le moteur tourne à une vitesse supérieure à une vitesse prédéterminée, (par exemple 2500 tr/mn). Ainsi, le dispositif de l'invention, en association avec le témoin de charge de batterie, est susceptible de fournir sans ambigulté une information sélective sur l'origine de la panne dont est affecté le générateur électrique. Le conducteur est alors à meme d'en déduire s'il est obligé d'arrêter le moteur de son véhicule. Selon un mode de réalisation, il est avantageux que le dispositif de l'invention comprenne - des moyens de prélèvement pour prélever une tension sur une borne de sortie du générateur électrique, - des moyens détecteurs à seuil aptes à recevoir la tension dé livrée par les susdits moyens de prélèvement et à délivrer un signal électrique lorsque la susdite tension est inférieure au seuil de tension prédéterminée, correspondant à la visse de ro tation du moteur égale à au plus la moitié de sa vitesse de - ralenti,et - des moyens indicateurs commandés par lesdits moyens détec tueurs. On peut faire en sorte que les moyens détecteurs à seuil comprennent un premier transistor dont la base est reliée aux susdits moyens de prélèvement et que les moyens indicateurs comprennent un second transistor, dans le circuit collecteur duquel sont insérés des moyens de signalisation, la base du second transistor étant reliée au collecteur du premier transistor. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, dans laquelle on se réfère au dessin annexé sur lequel: - la fig. 1 représente de façon schématique, sous forme de blocs, un dispositif de détection conforme à l'invention, et, - les fig. 2 et 3 sont des schémas électriques de deux exemples de réalisation-du dispositif de la fig. 1. En se reportant tout d'abord à la fig. 1, un véhicule à moteur à combustion interne ( non représenté ) est équipé d'une pompe à eau 1, destinée à mettre en circulation le liquide de refroidissement du moteur, et un générateur électrique 2, la pompe et le générateur étant l'un et l'autre entraînés en rotation par des moyens mécaniques. Ces moyens mécaniques sont constitués par une courroie 3 passant, d'une part, par une poulie motrice ( non représentée ) flasquée en bout d'arbre du moteur et, d'autre part, par deux poulies 4 et 5 flasquées respectivement sur les arbres de la pompe 1 et du générateur 2. On a supposé, comme ctest le cas le plus fréquent sur les véhicules modernes, que le générateur électrique 2 était un al alternateur. Une des bornes de sortie 6 de celui-ci est connectée à l'entrée de moyens redresseurs 7 dont la sortie est reliée à un circuit de filtrage 8 destiné à délivrer une tension redressée approximativement continue. La sortie de ce circuit de filtrage 8 est reliée à lten- trée d'un circuit détecteur de seuil 9 à deux états stables commandant un élément de signalisation 10. Le seuil du détecteur est réglé de manière à correspondre à une vitesse de rotation de l'alternateur 2 comprise entre une vitesse nulle ( moteur arrêté ou courroie 3 rompue ) et la vitesse minimale de rotation ( correspondant à la vitesse de ralenti du moteur ). Le fonctionnement du dispositif est le suivant. La tension présente sur la borne 6 de ltaiternateur 2 est appliquée, après redressement en 7 et filtrage en 8, au détecteur de seuil 9. Lorsque la pompe à eau 1 et l'alternateur 2 sont normalement entraînés, la tension appliquée au détecteur 9 est su périeure à la tension du seuil; le détecteur 9 est bloqué et l'élément de signalisation 10 n'est pas excité. Par contre, lorsque la pompe à eau 1 et l'alternateur 2 ne sont pas entraînés en rotation, par suite de la rupture de la courroie 3, la tension appliquée au détecteur 9 est inférieure à la tension seuil; le détecteur délivre alors une tension de sortie qui commande le fonctionnement de l'élément de signalisation 10. Le choix de la valeur du seuil du détecteur 9 est important. En effet, le déclenchement de l'élément de signalisation 10 indique au conducteur un mauvais entraînement de la pompe à eau, et notamment la rupture de la courroie ce qui exige l'arrêt immédiat du véhicule pour éviter l'endommagement du moteur. Pour que le conducteur accorde toute confiance à cette signal sation, il importe avant tout qu'aucune indication erronée ne puisse lui être fournie. Il est donc nécessaire que la tension de seuil du détecteur 9 ne corresponde pas à une vitesse de rotation du moteur trop voisine de sa vitesse de ralenti, faute de quoi le dispositif de signalisation pourrait être déclenché de façon erronée ( la pompe à eau étant normalement entrainée , lorsque le ralenti est déréglé et que le moteur tourne, au ralenti, à une vitesse inférieure à sa vitesse de ralenti normale. En choisissant une tension de seuil correspondant à une vitesse de rotation du moteur au plus égale à la moitié de sa vitesse de ralenti normale, on est assuré que le dispositif de signalisation ne pourra en aucun cas être déclenché de façon intempestive. Toutefois, dans le cas d'un défaut d'excitation de l'alternateur ( par exemple déconnexion accidentelle de la borne d'alimentation de l'enroulement d'excitation ), le rotor étant cependant normalement entraîné en rotation, il apparaît sur la borne 6 de sortie de l'alternateur une tension résiduelle due à l'aimantation rémanente du rotor. Cette tension résiduelle est faible et est inférieure à la tension de seuil du détecteur 9 dans le cas où ce seuil serait ajusté pour correspondre à environ la moitié de la vitesse de ralenti du moteur. De ce fait, en cas de défaut d'excitation de l'alternateur, l'élément de signalisation 10 serait excité, bien qu'il ne s'agisse pas d'une panne exigeant l'arrêt immédiat du véhicule, la batterie suffisant normalement pour alimenter les organes d'allumage du moteur sur plusieurs dizaines de kilomètres. De toute manière cette panne est signalée par le voyant indicateur de charge de batterie qui s'allume, et le déclenchement du dispositif de l'invention serait superflu. Pour écarter cet inconvénient, on choisit une tension de seuil correspondant à une vitesse de rotation très basse du moteur, comprise entre 1/20 et 1/10 de sa vitesse de ralenti. A titre d'exemple, pour un moteur ayant une vitesse de ralenti normale de 80B tr/mn, la tension de seuil correspond à une vitesse de rotation de ltalternateur ( en supposant que celui-ci est entraîné à une vitesse double de celle du moteur ) comprise entre 80 tr/mn et 160 tr/mn, soit une vitesse du moteur comprise entre 40 tr/mn et 80 tr/mn. Dans ces conditions on est assuré qu'à partir d'un certain régime de fonctionnement du moteur ( par exemple 2 500 tr/mn ) en cas de défaut d'excitation, la tension résiduelle délivrée par l'alternateur sera supérieure à la tension de seuil du détecteur et que l'élément de signalisation ne sera pas excité. Le conducteur est alors à même de connaître avec précision l'origine d'une panne signalée par l'excitation de l'élé- ment de signalisation 10 du dispositif de l'invention et l'al- lumage du témoin de charge de batterie - si l'élément de signalisation 10 et le témoin de charge sont simultanément allumés alors que le moteur tourne, cela indique que le ro.tor..de l'alternateur et donc la pompe à eau ne sont pas entraînés, ce qui implique que le conducteur arrête immédiatement le moteur de son vé hicule; - si l'élément de signalisation 10 est éteint alors que le témoin de charge est allumé, alors que le moteur tourne, cela indique un défaut d'excitation de l'alter nateur qui n'implique pas un arrêt immédiat du véhicule. La figure 2 représente un premier exemple de réalisation du dispositif de la figure 1. L'alternateur 11 est un alternateur triphasé à induit fixc 12 bobiné en étoile et inducteur 13 tournant, d'un type équipant couramment les véhicules automobiles. Les bornes de sortie des trois enroulements d'induit sont reliés respectivement aux trois points milieu d'un circuit redresseur triphasé 14, constitué de six diodes disposées en pont redresseur double alternance. L'une des sorties du pont 14 est réunie à la masse, tandis que l'autre est connectée à la borne positive d'une batterie d'accumulateurs 15 équipant le véhicule, la borne négative de cette batterie étant mise à la masse. En outre, par exemple, l'enroulement inducteur 13, dont l'une des bornes est connectée à la masse, a son autre borne réunie au pôle positif de la batterie 15 par l'intermédiaire d'un régulateur 16 et d'un interrupteur 17 commandé par la clef de contact du véhicule. Pour ce qui concerne plus particulièrement le dispositif de détection, une diode redresseuse 18 a son anode reliée à un quelconque des points milieu du pont redresseur 14 tandis que sa cathode est reliée à une borne d'une résistance 19 dont l'autre borne est connectée à la base d'un transistor 20, un condensateur de filtrage 21 étant connecté entre la base de ce transistor et la masse. Le transistor 20 est un transistor de type NPN dont l'émetteur est relié à la masse tandis que son collecteur est, par l'intermédiaire d'une résistance 22, relié au pôle positif d'alimentation. Un pont diviseur formé par deux résistances~23 et 24 en série est connecté entre le collecteur du transistor 20 et la masse. Le point milieu de ce pont diviseur est relié à la base dtun transistor de commutation 25 de type NPN dont l'émetteur est à la masse et dont le collecteur est relié au pôle positif d'alimentation par l'intermédiaire d'une lampe 26 de signalisation. Lorsque le rotor de l'alternateur tourne, la diode 18 ne laisse passer que les alternances positives du signal sinusoidal apparaissant sur la borne de sortie de l'enroulement de phase. Le condensateur 21 se charge donc à travers la résistance 19; la base du transistor 2C étant positive, celui-ci est passant et court-circuite les résistances 23,24. La base du transistor 25 est alors à un potentiel pratiquement nul; le transistor 25 est bloqué et la lampe témoin 26 est éteinte. Lorsque le rotor de l'alternateur ne tourne pas ( moteur arrêté, ou bien moteur en rotation et courroie rompue ), aucune tension n'apparait sur la borne de sortie de l'enroulement de phase. Le condensateur 21 n'est pas chargé et la base du transistor 20 n1 est pas suffisamment positive pour rendre celui-ci passant. La base du transistor 25 se trouve alors à un potentiel determiné par le rapport des valeurs des résistances 22, 23 d'une part et 24 d'autre part. Le transistor 25 est passant et la lampe témoin 26 est allumée. La figure 3 représente un second exemple de réalisation du dispositif de l'invention destiné à être utilisé en association avec un alternateur monophasé 27 à point milieu sorti. Les deux bornes de l'enroulement de phase 28 de l'alternateur 27 sont reliées respectivement aux cathodes de deux diodes 29 dont les anodes sont à la masse. Le point milieu de l'enroule- ment de phase 28 est connecté au pôle positif d'une batterie d'accumulateurs 3G dont le pôle négatif est réuni à la masse. L'enroulement d'excitation 31 de l'alternateur est connecté entre la masse et le pôle positif de la batterie 30 par l'intermédiaire d'un régulateur 32 et d'un interrupteur 33 commandé par la clef de contact. L'une des bornes de l'enroulement de phase 28 est connectée à la cathode dlune diode redresseuse simple alternance 34 dont l'anode est réunie à la base d'un transistor PNP 35 par l'intermédiaire d'une résistance 36, un condensateur 37 étant connecté entre la base du transistor 35 et le pôle positif d'alimentation. Le transistor 35 a son émetteur porté à la tension positive d'alimentation et son collecteur réuni à la masse par l'intermédiaire d'une résistance 38. Le collecteur du transistor 35 est également relie à la base d'un transistor 39, une résistance de polarisation 40 étant connectée entre cette base et le pôle positif d'alimentation. Le transistor 39, de type PNP, est monté en interrupteur, son émetteur étant relié au pôle positif d'alimentation et son collecteur étant réuni à la masse par l'intermédiaire d'un voyant lumineux 41. Lorsque le rotor de l'alternateur 27 ne tourne pas ( moteur arrêté, ou bien moteur en rotation et courroie rompue ), aucun signal n'apparaît sur la borne de l'enroulement de phase 28 de l'alternateur; le condensateur 37 n'est pas chargé et la tension de base du transistor 35 n'est pas suffisamment négative pour rendre conductrice sa jonction émetteur-collecteur. De ce fait la base du transistor 39 se trouve à un potentiel négatif déterminé par le pont diviseur constitué par les résistances 40, 38. La jonction émetteur-collecteur de ce transistor est alors conductrice et le voyant 41 s'allume. Lorsque l'alternateur tourne, la borne de l'enroulement de phase de l'alternateur présente un signal sinusoïdal dont seules les alternances négatives sont transmises par la diode 34. Le condensateur 37 se charge à travers la résistance 36 et, la tension de base du transistor 35 étant suffisamment négative, la jonction émetteur-collecteur de ce transistor est conductrice et court-circuite la résistance 4C. La base du transistor 39 étant alors pratiquement au même potentiel que son émetteur, le transistor 39 n'est pas conducteur et le voyant 41 est éteint. Le dispositif de détection de l'invention est donc de réalisation simple et peu coûteuse en raison du faible nombre de composants électroniques dont il est constitué; son encombrement, déjà faible lorsqu'il est réalisé sous forme dtun circuit imprimé, peut encore être considérablement diminué en le concevant sous forme dtun circuit intégré monolithique, par exemple facilement incorporable à l'alternateur, le voyant lumineux étant quant à lui disposé sur le tableau de bord du véhicule et relié par des liaisons électriques appropriées au circuit intégré. Du fait de la fiabilité de ce dispositif, et pour économiser un voyant lumineux, on peut également envisager que ce dispositif commande un voyant lumineux commun à d'autres circuits de détection de défauts ( par exemple manque de pression d'huile ), le conducteur etant dans ce cas uniquement averti de l'e- xistence d'un défaut exigeant l'arrêt immédiat du moteur de son véhicule, sans toutefois être informé de la nature de ce défaut. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. En particulier, l'emploi des dispositifs de détection de l'invention n'est pas limité au cas des véhicules automobiles Il pourrait convenir pour contrôler le fonctionnement correct du circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne utilisé à d'autres fins Enfin, le dispositif de détection de l'invention pourrait tout aussi bien etre associé à une génératrice à courant continu. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour détecter un défaut d'entrainement de la pom pe à eau de refroidissement d'un véhicule à moteur à combus tion interne, ce véhicule étant également équipé de moyens d'entraînement communs pour la pompe à eau et un générateur électrique caractérisé en ce qu'il est agencé pour détecter, sur une borne de sortie du générateur électrique, l'absence d'une tension supérieure à un seuil prédéterminé correspon dant à une vitesse de rotation du moteur au plus égale à la moitié de sa vitesse de ralenti, l'absence d'une telle ten sion correspondant à un défaut d'entraînement du générateur électrique et donc de la pompe à eau, de telle sorte qu'en aucun cas une indication d'alarme erronée ne peut être four nie lorsque le moteur tourne au ralenti, même déréglé, et que la pompe à eau est normalement entraînée. 2. Dispositif de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le susdit seuil de déclenchement correspond à une vitesse de rotation du moteur comprise entre environ 1/20 et 1/10 de la vitesse de ralenti. 3. Dispositif de. détection selon la revendication 1 ou 2, carac térisé en ce que le seuil des moyens détecteurs est tel qu'en cas de défaut d'excitation du générateur électrique, le rotor de ce dernier et la pompe à eau étant toutefois normalement entraînés en rotation, la tension résiduelle de sortie, due à l'aimantation rémanente du rotor délivrée par ce générateur, soit encore suffisante pour ne pas déclencher le dispositif tant que le moteur tourne à une vitesse supérieure à une vi tes se prédéterminée. 4. Dispositif de détection selon l'une quelconque des revendica tions 1 à 3, caractérisé en ce qutil comprend - des moyens de prélèvement pour prélever une tension sur une borne de sortie du générateur électrique, - des moyens détecteurs à seuil aptes à recevoir la tension délivrée par les susdits moyens de prélèvement et à déli vrer un signal électrique lorsque la susdite tension est inférieure au seuil de tension prédéterminée, correspondant à la vitesse de rotation du moteur égale à au plus la moitié de sa vitesse de ralenti, et - des moyens indicateurs commandés par lesdits moyens détec teurs. 5. Dispositif de détection selon la revendication 4, caractéri sé en ce que les moyens détecteurs à seuil comprennent un premier transistor dont la base est reliée aux susdits moyens de prélèvement et en ce que les moyens indicateurs compren nent un second transistor, dans le circuit collecteur duquel sont insérés des moyens de signalisation, la base du second transistor étant reliée au collecteur du premier transistor. 6. Dispositif de-détection selon la revendication 5, caractéri sé en ce que la tension d'alimentation du dispositif est posi tive, en ce que les transistors sont de type NPN avec l'émet- teur relié à la masse et en ce que le signal appliqué sur la base du premier transistor est positif. 7. Dispositif de détection selon la revendication 5, caractéri sé en ce que la tension d'alimentation du dispositif est po sitive, en ce que les transistors sont du type PNP avec l'é metteur relié au pôle positif d'alimentation et en ce que le signal appliqué sur la base du premier transistor est néga tif. 8. Dispositif de détection selon l'une quelconque des revendi cations 5 à 7, caractérisé en ce que, lorsque le premier transistor est bloqué, la polarisation de la base du second transistor est déterminée par un pont diviseur connecté en tre le pôle positif d'alimentation et la masse. 9. Dispositif de détection selon l'une quelconque des revendi cations 4 à 8, le générateur électrique étant un alternateur, caractérisé en ce que la borne d'entrée des moyens de prélè vement est connectée à la-borne de sortie d'un enroulement de phase de l'alternateur. 1O.Dispositif de détection selon la revendication 9, caractéri sé en ce que les moyens de prélèvement comprennent des mo yens redresseurs et des moyens de filtrage pour délivrer une tension au moins approximativement continue.