Brevet FR2745963A1 — publié le 19970912

I Etat de la technique L'invention concerne une installation de générateur pour moteur à combustion interne avec un alternateur entraîné par le moteur à combustion interne et avec des appareils con- sommateurs d'électricité, qui sont alimentés en énergie élec- trique par l'alternateur, avec un régulateur de tension, qui règle la tension de sortie de l'alternateur en influençant le courant d'excitation et qui comprend une pièce de commande à laquelle on peut amener des informations que l'on peut définir au préalable, en influençant indépendamment de ces informations l'alternateur pour réduire le développement du bruit qui se produit en fonctionnement. Pour alimenter les appareils consommateurs d'élec- tricité d'un véhicule à moteur, on utilise aujourd'hui habi- tuellement des alternateurs à courant triphasé. Ces alterna- teurs produisent une tension alternative ou un courant alterna- tif qui est redressé dans un dispositif redresseur monté en aval de l'alternateur et est utilisé pour alimenter l'appareil consommateur d'électricité et pour charger la batterie. Comme la tension de sortie de l'alternateur à courant triphasé dépend considérablement de la vitesse de rotation de l'alternateur, une régulation de la tension a lieu à l'aide d'un régulateur de tension, qui influence le courant d'excitation de l'alterna- teur. Habituellement, on branche ou on débranche en permanence dans ce cas le courant d'excitation à l'aide d'un transistor. Comme la régulation de l'alternateur ou le fonc- tionnement de l'alternateur dépend d'une manière optimale de différents facteurs, on détecte dans le cas d'une installation d'alternateur connu par le document DE-OS-37 29 772 une multi- plicité de paramètres de l'alternateur, du réseau de bord ou du régulateur et on les exploite à l'aide d'un agencement spécial de circuit d'exploitation de telle sorte que l'on peut réaliser une régulation de l'alternateur, qui puisse s'adapter à des exigences spéciales. Entre autres, on prend dans ce cas en con- sidération le fait que la vitesse de rotation de l'alternateur doit fonctionner dans une zone optimale de valeur en ce qui concerne le développement du bruit. De cette façon, on est cen- sé empêcher que les pointes de bruit possibles dans le cas des vitesses de rotation déterminées se développent de façon gê- nante. Pour réduire le bruit magnétique de l'alternateur, il est proposé en conséquence dans le cas de l'installation connue de l'alternateur d'intervenir dans des conditions déterminées de fonctionnement sur la transmission intermédiaire électroni- que entre le moteur à combustion interne et l'alternateur et d'influencer son rapport de démultiplication de telle façon que sont exclues des zones de la vitesse de rotation de l'alterna- teur qui produisent un bruit intensif. Un tel mode de fonction- nement n'est possible que dans la mesure o il se trouve une transmission intermédiaire réglable entre le moteur à combus- tion interne ou l'arbre du moteur à combustion interne et l'al- ternateur au moyen duquel l'alternateur doit être entrainé. Avantages de l'invention L'installation d'alternateur selon l'invention pour un moteur à combustion interne la pièce de commande influence le courant d'excitation (IE) en particulier dans des zones de la vitesse de rotation de l'alternateur que l'on peut choisir au préalable de telle façon que soit réduit le développement du bruit. L'installation d'alternateur selon l'invention a par rapport à l'état de la technique par contre l'avantage qu'elle fonctionne indépendamment de l'existence d'une trans- mission intermédiaire entre le moteur à combustion interne et l'alternateur. On obtient cet avantage en influençant par la régulation de tension le courant d'excitation de telle façon que le bruit magnétique est minimisé dans la zone critique de la vitesse de rotation. Cette influence peut avoir lieu d'une manière avantageuse en bloc en effectuant une réduction du cou- rant d'excitation dans la zone déterminée de la vitesse de ro- tation, dans laquelle se produit le développement du bruit le plus fort, sans que le bruit qui se produit soit mesuré. Dans une configuration avantageuse de l'invention, on mesure le bruit magnétique qui se produit effectivement à l'aide d'un dé- tecteur proprement dit et on déclenche alors la réduction du courant d'excitation que quand le bruit dépasse une valeur de seuil que l'on peut définir au préalable. Selon d'autres configurations avantageuses, on réa- lise dans le régulateur de tension ou, dans un circuit d'ex- ploitation, qui peut faire partie du régulateur de tension ou être constitué sous la forme d'un circuit séparé, une combinai- son logique de différentes informations, par exemple on ex- ploite le courant de l'alternateur, le courant d'excitation, la température d'un point de l'alternateur que l'on peut choisir ou de l'environnement, la vitesse de rotation du moteur ou de l'alternateur, les oscillations de l'alternateur enregistrées et des informations analogues, à l'aide de combinaisons logi- ques pour former une condition qui sélectionne une réduction du courant d'excitation pour réduire le bruit. Si le circuit d'ex- ploitation est réalisé sous la forme d'un microprocesseur, on peut programmer des mémoires de telle façon qu'en ce qui con- cerne le type d'alternateur et l'utilisateur de l'alternateur, on puisse obtenir une réduction appropriée du courant d'excita- tion et de cette façon du bruit magnétique. Suivant d'autres caractéristiques de l'invention: - le courant d'excitation (IE) est réduit dans une zone de vi- tesse de rotation plus grande dans la mesure o l'on détecte en plus que l'alternateur est encore froid, - on reconnaît que l'alternateur est froid en mesurant la tem- pérature à un endroit que l'on peut définir au préalable de l'alternateur et en la comparant avec une valeur limite et en reconnaissant que l'alternateur est froid tant que la tempé- rature mesurée ne dépasse pas la valeur limite, - pendant une phase de temps que l'on peut définir au préalable et qui commence directement après la mise en oeuvre de l'alternateur on part du fait que l'alternateur est froid, - le courant d'excitation est réduit dans une ou plusieurs pe- tites zones de la vitesse de rotation, ces zones de la vi- tesse de rotation étant des zones dans lesquelles on doit s'attendre au moins à une pointe de bruit, - le bruit magnétique est détecté directement ou indirectement à l'aide de détecteurs, en particulier d'un détecteur de bruits de structure, - la réduction du courant d'excitation a lieu d'une telle façon qu'un niveau de bruit maximal, que l'on peut définir au pré- alable, ne soit pas dépassé, - on obtient une réduction du courant d'excitation en produi- sant un signal de commande par l'exploitation et la combinai- son logique de différents paramètres, en particulier de l'intensité, de la température, de la vitesse de rotation, de l'amplitude des vibrations, signal de commande qui, dans le cas de conditions telles qu'on doit attendre à des bruits élevés, réduit le courant d'excitation, - la pièce de commande qui déclenche la réduction du courant d'excitation, est un microprocesseur, qui peut être programmé en ce qui concerne le type d'alternateur, le support de l'al- ternateur, le moteur, ou autres. et en ce que la réduction du courant de l'excitateur a lieu en fonction de ces données programmées. Dessins L'invention va être décrite ci-après plus en détail à partir d'un exemple de réalisation représenté à la figure unique du dessin. Description de l'exemple de réalisation A la figure, on a représenté schématiquement un al- ternateur à courant triphasé 10, qui alimente en courant le ré- seau de bord désigné par la référence 11. La régulation de la tension de sortie de l'alternateur UB+ a lieu avec un régula- teur de tension 12. Les bornes de raccordement qui existent aussi bien dans le cas de l'alternateur à courant triphasé 10 comme aussi dans le cas du régulateur de tension 12, sont dési- gnées de la manière habituelle par D-, DF, D+. L'alternateur présente en plus la borne de raccordement B+, au moyen de laquelle le courant redressé de l'alternateur IG arrive au ré- seau de bord. La tension sur la borne B+ et désignée par UB+. L'alternateur à courant triphasé 10 comprend, outre les enroulements du stator 13a, 13b, 13c, encore un enroulement d'excitation 14, à travers lequel passe le courant d'excitation IL. Comme composant de l'alternateur à courant triphasé 10, on a habituellement des ponts de redressement, qui servent à re- dresser le courant qui sort de l'alternateur et le cas échéant aussi à redresser le courant d'excitation. On a représenté seulement quelques composants es- sentiels du réseau de bord, par exemple la lampe de contrôle de la charge 15 et la borne KL 15, qui est en liaison avec le con- tact d'allumage 16. La batterie 19 se trouve entre la borne de raccordement B+ de l'alternateur et la masse. Un appareil con- sommateur d'électricité 18 peut être relié par l'intermédiaire de l'interrupteur 17 à la batterie 19. Le démarreur 20 est en liaison par l'intermédiaire de l'interrupteur 21 avec la borne KL 15 du contact d'allumage 16. En ce qui concerne le régulateur de tension 12, on a indiqué comme pièces essentielles: - un élément de commutation, par exemple un transistor de com- mutation 22 avec une diode de protection 23 branchée en pa- rallèle et avec une diode de roue libre 24 et une pièce de commande 25, qui assume la commande du transistor 22. Par l'ouverture et la fermeture du trajet de commutation du tran- sistor 22, on commande le passage de l'intensité IE à travers l'enroulement d'excitation 14, qui se trouve entre les rac- cords D+ et DF. Le rapport de la durée de passage du courant pendant le cycle varie en fonction de la vitesse de rotation ou de la charge de l'alternateur. Grâce à une telle influence du courant d'excitation, on peut régler la tension de sortie UB+ sur le raccord B+ de l'alternateur sur une valeur que l'on peut définir à l'avance. On amène à la pièce de commande 25 du régulateur de tension 12 le cas échéant d'autres informations, qui sont dé- tectées au moyen de détecteurs appropriés ou qui peuvent direc- tement provenir de l'appareil de commande du moteur. Ces informations sont par exemple l'intensité de l'alternateur IG, l'intensité de l'excitatrice IE, la température T sur un compo- sant de l'alternateur ou du régulateur de tension que l'on peut définir au préalable, la température ambiante, la vitesse de rotation de l'alternateur nG ou du moteur à combustion interne n, des informations sur les oscillations de l'alternateur ou le signal de sortie d'un ou plusieurs détecteurs, qui mesurent les bruits de structure de l'alternateur. Les signaux sont désignés en bloc comme l'intensité I ou la tension U. On forme les signaux de commande A à partir des in- formations ou des données amenées à la pièce de commande 25, signaux qui provoquent le cas échéant la réduction du courant d'excitation IE. Comme la pièce de commande 25 est constituée par exemple sous la forme d'un microprocesseur, on peut utili- ser pour réduire le courant d'excitation une programmation dé- posée dans une mémoire en ce qui concerne le type et l'utilisation de l'alternateur. On peut adapter aux données né- cessaires le principe selon lequel la réduction du courant d'excitation a lieu pour réduire le bruit magnétique. On va ex- pliquer encore plus en détail dans ce qui suit quelques uns des modes possibles de fonctionnement. Le bruit magnétique d'un alternateur est habituel- lement fonction de l'intensité dans l'alternateur IG ou de l'intensité dans le courant d'excitation IE, le bruit magnéti- que se produit de façon particulièrement gênante quand l'alter- nateur est froid dans une zone de la vitesse de rotation relativement élevée. On dira que l'alternateur est froid tant que sa température se trouve en dessous d'une température dé- terminée, pouvant être définie au préalable. Ceci est en parti- culier le cas aux basses températures après la mise en marche. Il peut se produire aussi des pointes de bruit dans une zone étroite de la vitesse de rotation d'environ deux mille à trois mille tours de l'alternateur alors que l'alternateur fonctionne à chaud. Fondamentalement les bruits magnétiques dépendent du type de l'alternateur. Les bruits magnétiques de l'alternateur sont causés par des vibrations mécaniques. Le système composé par l'induc- teur et l'induit qui engendre des vibrations transmet les vi- brations aux flasques de montage. Ces flasques de montage et des parties du moteur, couplés le cas échéant par l'intermé- diaire du bras pivotant et la fixation, agissent comme une mem- brane de haut-parleur et peuvent amplifier le bruit magnétique de l'alternateur. Le bruit ou les vibrations correspondantes sont désagréables pour les passagers du véhicule. Les vibra- tions peuvent être réduites en modifiant la géométrie de la roue polaire, de l'entrefer ou du couplage entre flasque de montage et stator ainsi que du couplage entre l'alternateur, son support et le bloc du moteur. Ces modifications sont toute- fois toutes liées à des modifications fondamentales de la structure de l'alternateur et ne peuvent pas en conséquence être réalisées sans problème. Il est en conséquence proposé se- lon l'invention d'éliminer les bruits magnétiques indésirables de l'alternateur en réduisant temporairement le courant d'exci- tation. Ceci est possible car le courant d'excitation ou le flux magnétique provoqué par lui influence l'activité du sys- tème vibrant. De cette façon, on peut réduire l'activité de cette façon et le bruit magnétique en réduisant le courant d'excitation. En fonction de l'utilisation de l'alternateur, on réduit aussi dans ce cas l'intensité de l'alternateur IG. Comme processus possible de réduction du bruit ma- gnétique par réduction du courant d'excitation, on peut réali- ser les processus suivants: - dans la zone de la vitesse de rotation que l'on peut définir au préalable et qui s'étend sur une assez grande zone des vi- tesses de rotation de l'alternateur, on réduit fondamentale- ment, quand l'alternateur est froid, l'intensité d'excita- tion. La condition que l'alternateur soit froid est détermi- née soit en comparant la température d'un endroit que l'on peut choisir de l'alternateur à une température de référence et en supposant que l'alternateur est froid dans la mesure o la température de l'alternateur se trouve en dessous de la température de référence. La constatation que l'alternateur est froid peut aussi résulter du fait que pour un intervalle de temps, que l'on peut définir au préalable après la mise en route du moteur à combustion interne, on part d'un alterna- teur froid. On peut déterminer en détail de combien l'inten- sité d'excitation doit être réduite. - le bruit magnétique est réduit en réduisant le courant d'ex- citation dans une ou plusieurs petites zones de la vitesse de rotation, en comprenant par zones de la vitesse de rotation des zones avec des vitesses de rotation de l'alternateur, dans lesquelles il se produit une pointe de bruit. De telles zones de la vitesse de rotation sont habituellement fonction du type de l'alternateur. Il est en conséquence possible de définir pour un alternateur spécial une zone de la vitesse de rotation, dans laquelle les pointes de bruit sont à attendre. Si la vitesse de rotation de l'alternateur se trouve à l'in- térieur d'une telle zone, on réduit l'intensité d'excitation. - la détection du bruit magnétique a lieu directement ou indi- rectement au moyen de détecteurs, par exemple d'un détecteur de bruits de structure. Le signal de sortie de ce détecteur est aussi amené au dispositif d'exploitation 25. Celui-ci compare le bruit de structure détecté à une valeur limitée, qui correspond à un niveau de bruit maximal autorisé. Si le bruit de structure mesuré atteint la valeur maximale autori- sée, on réduit le courant d'excitation jusqu'à ce que cette valeur reste à nouveau inférieure. - la réduction du bruit magnétique par diminution du courant d'excitation peut aussi avoir lieu en formant dans la partie de commande 25 des combinaisons logiques de différents para- mètres et en délivrant un signal de commande qu'introduit la diminution du courant d'excitation, dès que les combinaisons logiques remplissent les conditions déterminées. Les combi- naisons logiques de différents paramètres peuvent par exemple être des intensités (intensité dans l'alternateur IG ou in- tensité dans l'excitatrice IE), des températures (température de l'alternateur, température du régulateur, température am- biante), des vitesses de rotation (vitesse de rotation de l'alternateur, vitesse de rotation de l'arbre du vilebrequin) ou une amplitude de vibrations, l'amplitude de vibrations pouvant être détectée à l'aide d'un détecteur approprié. - une autre possibilité de réduire le bruit magnétique consiste à constituer la pièce de commande 25 ou le régulateur sous la forme d'un microprocesseur, que l'on puisse programmer en fonction du type de l'alternateur, du support de l'alterna- teur, du moteur, grâce auquel l'alternateur doit être utili- sé. Les informations correspondantes peuvent dans ce cas être déposées dans des mémoires du régulateur. Avec un tel régula- teur peut avoir lieu une réduction du courant d'excitation pour réduire le bruit magnétique indépendamment d'autres in- formations apportées. On peut aussi sélectionner toutefois l'une des façons de procéder selon les points 1 à 4 ou une combinaison, de telle sorte qu'on peut faire varier les con- ditions ou l'amplitude de la baisse de l'intensité de façons diverses. Selon une autre configuration, la baisse du courant d'excitation peut avoir lieu à l'aide d'une pièce de commande additionnelle qui ne fait pas partie du régulateur de tension. Cette pièce de commande peut être associée à l'alternateur sous5 forme d'une pièce de commande séparée ou aussi sous la forme d'une pièce constitutive de l'appareil de commande du moteur. R E V E N D I C A T I O NS 1 ) Installation d'alternateur pour un moteur à combustion in- terne avec un alternateur entraîné par le moteur à combustion interne et avec des appareils consommateurs d'électricité, qui sont alimentés en énergie électrique par l'alternateur, avec un régulateur de tension, qui règle la tension de sortie de l'al- ternateur en influençant le courant d'excitation et qui com- prend une pièce de commande à laquelle on peut amener des informations que l'on peut définir au préalable, en influençant indépendamment de ces informations l'alternateur pour réduire le développement du bruit qui se produit en fonctionnement, caractérisée en ce que la pièce de commande (25) influence le courant d'excitation (IE) en particulier dans des zones de la vitesse de rotation de l'alternateur que l'on peut choisir au préalable de telle façon que soit réduit le développement du bruit. 2 ) Installation d'alternateur, selon la revendication 1, caractérisée en ce que le courant d'excitation (IE) est réduit dans une zone de vi- tesse de rotation plus grande dans la mesure o l'on détecte en plus que l'alternateur est encore froid. 3 ) Installation d'alternateur, selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'on reconnaît que l'alternateur est froid en mesurant la tem- pérature à un endroit que l'on peut définir au préalable de l'alternateur et en la comparant avec une valeur limite et en reconnaissant que l'alternateur est froid tant que la tempéra- ture mesurée ne dépasse pas la valeur limite. 4 ) Installation d'alternateur selon la revendication 2, caractérisée en ce que pendant une phase de temps que l'on peut définir au préalable et qui commence directement après la mise en oeuvre de l'alter- nateur on part du fait que l'alternateur est froid. 1l ) Installation d'alternateur selon la revendication 1, caractérisée en ce que le courant d'excitation est réduit dans une ou plusieurs peti- tes zones de la vitesse de rotation, ces zones de la vitesse de rotation étant des zones dans lesquelles on doit s'attendre au moins à une pointe de bruit. 6 ) Installation d'alternateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le bruit magnétique est détecté directement ou indirectement à l'aide de détecteurs, en particulier d'un détecteur de bruits de structure et en ce que la réduction du courant d'excitation a lieu d'une telle façon qu'un niveau de bruit maximal, que l'on peut définir au préala- ble, ne soit pas dépassé. 7 ) Installation d'alternateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'on obtient une réduction du courant d'excitation en produi- sant un signal de commande par l'exploitation et la combinaison logique de différents paramètres, en particulier de l'intensi- té, de la température, de la vitesse de rotation, de l'ampli- tude des vibrations, signal de commande qui, dans le cas de conditions telles qu'on doit attendre à des bruits élevés, ré- duit le courant d'excitation. 8 ) Installation d'alternateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la pièce de commande (25) qui déclenche la réduction du courant d'excitation, est un microprocesseur, qui peut être programmé en ce qui concerne le type d'alternateur, le support de l'al- ternateur, le moteur, ou autres. et en ce que la réduction du courant de l'excitateur a lieu en fonction de ces données pro- grammées.