Brevet FR2741397A1 — publié le 19970523

L'invention concerne un démarreur pour un moteur à combustion interne avec un circuit électronique de commande, qui exploite un processus de démarrage en détectant 1'intensité du courant du démarreur et interrompt le fonctionnement du démarreur en reconnaissant le départ du moteur à combustion interne et 1'invention concerne un circuit électronique de commande permettant d'arriver à cela. Lors du démarrage d'un moteur à combustion interne, le processus de démarrage a lieu habituellement sous le contrôle d'une personne humaine, c'est à dire que lgopérateur détecte la montée en puissance du moteur à combustion interne et met fin au processus de démarrage. Ceci a pour conséquence que le démarreur reste inutilement en fonctionnement pendant encore un temps allant jusqu'à une seconde (dans certains cas même plus longtemps). Pour cette raison, on doit concevoir le démarreur de façon plus robuste que cela n'est nécessaire dans le cas de la réalisation optimale du processus de démarrage. Pour raccourcir le processus de démarrage, diverses propositions ont déjà été faites.Dans le cas d'une première forme de réalisation, on détecte des oscillations de tension entre les bornes 50 et 30 (dans le cas de véhicules à moteur); à partir de là, on forme et on compte des impulsions rectangulaires, le débranchement du démarreur ayant lieu au bout d'un nombre déterminé, prédéfini, d'impulsions. Selon une autre forme de réalisation, on loge dans le démarreur un détecteur, qui détecte la vitesse de rotation du démarreur et arrête le processus de démarrage quand une vitesse de rotation élevée, déterminée, prédéfinie, a été atteinte. La première forme de réalisation a un taux relativement élevé de détections erronées ou de dérangements, en particulier aux températures assez élevées, car il ne peut pas se produire d'impulsions ou il peut s'en produire trop. La seconde forme de réalisation est relativement onéreuse du fait de l'utilisation d'un détecteur. La présente invention a pour objet de proposer un démarreur pour des moteurs à combustion interne, qui ait une détection du départ du moteur, qui soit réalisable avec des moyens relativement simples et soit largement à l'abri des pannes. Dans le cas du démarreur décrit au début (moiteur électrique), on résout ce problème grâce au fait que le circuit électronique de commande détecte un retour régulier d'augmentations et de diminutions de 1' intensité du courant du démarreur, qui proviennent des couples de rotation du moteur à combustion interne en fonction de l'angle de rotation, et que l'interruption a lieu lors d'une absence du retour régulier des augmentations et des diminutions de l'intensité du courant du démarreur, que le circuit électronique de commande détecte pendant le processus de démarrage une perditance temporaire du courant de démarrage et interrompt le processus de démarrage en-dessous d'une valeur négative prédéfinie de la perditance dans le cas d'une intensité du courant du démarreur qui tombe en-dessous d'une valeur prédéfinie de 1' intensité du courant du démarreur ou dans le cas d'une diminution temporaire prédéfinie de 1 'intensité du courant du démarreur en dessous de la valeur prédéfinie de 1' intensité du courant du démarreur. Selon 1' invention, le démarreur a un circuit électronique de commande, qui exploite un processus de démarrage en détectant l'intensité du courant du démarreur, qui est très élevée au début du processus de démarrage et décroît avec l'augmentation de la rotation du moteur à combustion interne, pour tomber ensuite à 1' intensité de marche à vide du démarreur quand le moteur à combustion interne monte en puissance. Le circuit électronique de commande de la présente invention se sert d'une particularité de la résistance à la torsion du moteur à combustion interne, à savoir des oscillations, qui proviennent des compressions et des décompressions du moteur à combustion interne.Le démarreur selon l'invention convient de cette façon à des moteurs à combustion interne, qui ont en rotation un déroulement oscillant de leur couple de rotation (couple de rotation reçu). Ceci est en particulier marqué dans le cas de moteurs à combustion interne à pistons alternatifs. Avec les oscillations de la résistance à la torsion du moteur à combustion interne, le démarreur doit aussi délivrer un couple de rotation oscillant. De cette façon, le démarreur a une intensité du courant d'utilisation qui oscille de façon correspondante et qui est, lors d'un processus de compression du moteur à combustion interne, un peu plus élevée que dans le cas d'un processus de décompression.Par la rotation du moteur à combustion interne, on a des oscillations périodiques, correspondant au trajet du courant du démarreur, qui sont éliminées dès que le démarreur ne fait plus tourner le moteur à combustion interne (obtention de la vitesse de rotation propre du moteur à combustion interne ou détection par le démarreur en raison du départ du moteur à combustion interne). Le circuit électronique de commande détecte alors cette absence d'oscillations régulières de l'intensité du courant du démarreur, oscillations qui proviennent des résistances différentes à la rotation du moteur à combustion interne selon la position de son arbre de vilebrequin et arrête en conséquence le processus de démarrage.L'arrêt du processus de démarrage peut dans ce cas contenir encore une petite alimentation temporaire de sécurité, par exemple allant jusqu'à 0,3 seconde, pour avoir l'assurance que le processus de démarrage est terminé. De façon particulièrement avantageuse, on peut aussi détecter une diminution de l'intensité du courant de démarrage et le processus de démarrage peut alors se terminer quand il y a, en plus de l'absence des oscillations périodiques du courant, une diminution de 1' intensité du courant de démarrage. En variante ou en plus, on peut détecter également la valeur de l'intensité du courant de démarrage et utiliser en même temps, en plus de l'absence des oscillations périodiques du courant de démarrage, un sous-dépassement d'une valeur prédéfinie de 1' intensité et/ou le fait d'atteindre une valeur plus basse de 1' intensité du courant dans le présent processus de démarrage comne critère de la fin du processus de démarrage.La détermination de l'intensité du courant de démarrage a lieu de façon avantageuse au moyen d'un filtre, qui filtre (lisse) des oscillations très brèves du courant, pour qu'on ait l'assurance d'avoir une détection sûre des oscillations du courant, en fonction du couple de rotation ou de l'évolution du courant (de la diminution de l'intensité). En variante ou en plus, on peut détecter aussi la vitesse de rotation du moteur à combustion interne, le débranchement du démarreur n ' ayant lieu que quand la vitesse de rotation du moteur à combustion interne se trouve audessus d'une valeur prédéfinie, que l'on choisit en particulier entre 200 et 800 tours par minute. Cette valeur peut aussi être fonction d'autres variables, par exemple de la température du moteur à combustion interne. De préférence, l'opérateur du processus de démarrage demeure maître du processus de démarrage lui-même, c' est à dire qu'il peut à chaque instant arrêter le processus de démarrage, même pendant les oscillations périodiques de 1 'intensité du courant de démarrage. En variante ou en plus de la détection des oscillations du courant de démarrage, le circuit électronique peut, pendant le processus de démarrage, détecter une perditance temporaire du courant de démarrage ou une diminution de 1' intensité du courant de démarrage et, dans la mesure où la perditance ou la diminution tombe en dessous d'une valeur prédéfinie et où l'intensité du courant de démarrage se trouve elle-même en dessous d'une valeur prédéfinie, il peut arrêter le processus de démarrage. La perditance ou la diminution de 1' intensité du courant de démmarage est également déterminée de façon avantageuse au moyen d'un filtre, dont la constante de temps est dimensionnée de préférence de façon assez longue pour que les oscillations du courant soient aussi lissées sur la base des oscillations du couple de rotation. De cette façon on peut distinguer de façon sûre la diminution de 1' intensité du courant qui se produit lors du démarrage du moteur, des perditances brèves d'intensité qui se produisent lors d'un processus de décompression. On détecte d'une manière simple le courant du démarreur en mesurant la tension sur un shunt, qui se trouve dans le circuit électrique du démarreur (circuit de travail). Comme shunt, un câble d'alimentation du démarreur lui-mEme convient bien ici en particulier et de façon particulièrement avantageuse le câble court, qui relie le moteur du démarreur à 1' interrupteur du courant de démarrage (interrupteur magnétique), habituellement la borne 45 dans les véhicules à moteur. Pour être sûr que le moteur et le démarreur aient une vitesse de rotation nulle au début du processus de démarrage, on insère de façon avantageuse dans le circuit électronique de commande un blocage du fonctionement, qui permet une répétition du démarrage seulement après un temps d'attente d'environ 0,5 à 4 secondes, en particulier d'environ 2 secondes après un processus de démarrage qui a été interrompu ou après un arrêt du moteur à combustion interne.De façon avantageuse, on effectue aussi, dans le circuit électronique de commande, un blocage du fonctionnement, lors d'une répétition du démarrage, par exemple dans un laps de temps de 30 secondes et en particulier de 15 secondes, de certains des processus de branchement, propres au démarrage, décrits ci-dessus ou de tous ces processus de branchement, qui mettent ces fonctions hors service, de telle sorte que la durée du démarrage soit déterminée ou bien par l'opérateur tout seul ou bien seulement par certaines des fonctions mentionnées ci-dessus. De façon avantageuse, dans le cas de la répétition d'un tel démarrage, on met hors service au moins la fonction, qui lors du démarrage précédent a conduit à l'arrêt du processus de démarrage. De cette façon, on arrive à ce qu'une fonction erronée (terminaison prématurée du processus de démarrage par le circuit électronique de commande) ne se reproduise pas lors du renouvellement du processus de démarrage, de telle sorte que, même en cas de dérangement dans la détection du démarrage du moteur (défaut de détection de la vitesse de rotation propre du moteur à combustion interne), il soit possible d'avoir un démarrage lors du renouvellement d'un essai de démarrage. I1 est possible d'avoir avec l'invention un démarrage confortable rapide et silencieux et une augmentation de la qualité du départ (fonctionnement sur une longue durée). De préférence, on équipe le démarreur d'un circuit électronique de commande autonome, en particulier d'un circuit électronique, qui est lui-même intégré sur ou dans le démarreur. Comme, selon l'invention, les paramètres esentiels de contôle peuvent être directement prélevés sur le démarreur, il est possible d'avoir de cette façon une construction particulièrement économique. Le démarreur selon l'invention peut être en principe utilisé avec tous les moteurs à allumage par étincelle et tous les moteurs Diesel. Outre le système de détection, le démarreur peut avoir encore des compléments habituels, tels qu'un contrôle d'engrènement ou une protection thermique contre les surcharges. Du fait de la charge plus faible du démarreur selon l'invention, (les processus de démarrage sont arrêtés en moyenne plusieurs dixièmes de seconde plus tôt que les processus de démarrage contrôlés par un opérateur et le démarreur tourne moins vite (à la vitesse de rotation à vide)), le démarreur peut être conçu plus légèrement (de façon plus faible), en ce qui concerne sa résistance, qu'un démarreur habituel, de telle sorte qu'il en résulte aussi ici des avantages en termes de poids et de coût. Comme le circuit électronique pour le processus de démarrage est conçu sous forme d'une unité autonome, qui peut être par exemple montée après coup, et est compatible en aval, un circuit électronique de commande, tel que celui que l'on a décrit ci-dessus et que l'on va décrire ci-après, fait aussi partie de l'invention. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - le circuit électronique de commande détecte aussi une diminution de 1' intensité du courant du démarreur pendant le processus de démarrage et interrompt alors seulement le processus de démarrage quand il y a aussi une diminution de 1' intensité du courant du démarreur. - la détection de 1' intensité du courant du démarreur a lieu au moyen d'un shunt. - le shunt est un câble d'alimentation du démarreur. - le shunt est le câble d'intensité qui se trouve entre un commutateur magnétique du démarreur et le moteur du démarreur. - le circuit électronique de commande détecte aussi la vitesse de rotation du moteur à combustion interne pendant le processus de démarrage et l'interruption n'a lieu que quand la vitesse de rotation du moteur à combustion interne se trouve au-dessus d'une valeur prédéfinie. - le circuit électronique de commande est mis hors de fonctionnement lors d'une répétition du processus de démarrage à l'intérieur d'un intervalle de temps prédéterminé. - le circuit électronique de commande n'autorise un processus de démarrage qu'après l'écoulement d'un temps prédéterminé après un processus de démarrage précédent ou après un arrêt du moteur à combustion interne. On va décrire ci-après l'invention à partir des dessins, sur lesquels: la figure 1 montre un démarreur, comme celui qui est monté sur un véhicule à moteur, la figure 2 montre une courbe de 1' intensité en fonction de la vitesse de rotation du démarreur, et la figure 3 montre une courbe caractéristique typique du démarreur. Sur la figure 3, on a représenté les courbes caractéristiques générales d'un moteur de démarreur 2 (un moteur électrique), les courbes caractéristiques étant tracées sous charge jusqu'à l'arrêt du moteur du démarreur. Dans le cas du moteur de démarreur 2, il s'agit d'un moteur alimenté en 12 volts, d'une puissance de 1,8 kW. En fonctionnement habituel, le moteur du démarreur est employé seulement sur environ la moitié gauche de la zone délimitée par sa courbe caractéristique, c'est-à-dire jusqu'à environ 500 à 700 ampères. La zone de travail habituelle 20 du démarreur se situe entre 300 et 500 Ampères, la zone de marche à vide 10 se situe aux environs de 100 ampères. Entre cela (entre environ 150 A et 300 A), il y a une zone 30, qui est en vérité franchie lors d'un fonctionnement du moteur du démarreur, mais dans un temps relativement court, que le moteur utilise pour partir et atteindre sa vitesse de marche à vide.En fonction de la consommation de courant par rapport au couple de rotation M réclamé par le moteur du démarreur et la zone 30, on dispose de deux moyens pour détecter le processus de démarrage d'un moteur à combustion interne de façon sûre: l'intensité I oscille aussi dans la même mesure que le couple de rotation oscillant lors de la rotation du moteur à combustion interne et il se produit une nette diminution de l'intensité lors du passage du moteur du démarreur de sa zone de travail 20 à sa zone de marche à vide 10, en relativement peu de temps.En principe, on pourrait aussi utiliser, au lieu de la diminution de l'intensité, la réduction de la tension U ou aussi la réduction de la puissance délivrée P; on ne peut toutefois détecter la diminution de la puissance P que par des techniques de mesure coûteuses et quand on utilise la diminution de la tension U, il est apparu qu'il se produisait des variations de tension causées par d'autres ensembles, en particulier aussi des variations en fonction de la température, qui pouvaient empêcher ou contrarier une détection du départ du moteur à combustion interne. Un tel moteur de démarreur 2 avec un circuit électronique correspondant de contrôle (circuit électronique de commande) 3 et un interrupteur magnétique 4 constitue un démarreur 1 pour un moteur à combustion interne (non représenté), tel que ceux que l'on utilise par exemple dans les véhicules à moteur. En outre, on a encore représenté à la figure 1 des éléments typiques, tels que ceux que l'on est amené à utiliser lors du fonctionnement du démarreur 1 ou du moteur à combustion interne. A partir d'une batterie 5, on relie une ligne à la masse 6 à un générateur 7, qui lors du fonctionnement du moteur à combustion interne sert à l'alimentation habituelle en courant (y compris pour la recharge de la batterie 5).La ligne plus de la batterie est reliée à un contacteur à serrure de mise en route 8, par lequel une borne 50 est mise sous tension quand on actionne la serrure de contact de mise en route 8 (+). La borne 50 est reliée à une borne 50a du circuit électronique de contrôle, dont 1 'élément de branchement 9 met en liaison la borne 50a avec une borne 50b lors de la fermeture de la serrure de contact 8. La borne 50b met sous tension 1' interrupteur magnétique 4 (un relais) de telle sorte que celui-ci met en liaison ses bornes 30 et 45.A partir de la borne 30, qui est reliée de façon solidaire à la ligne plus de la batterie 5, le circuit est alors fermé au moyen d'un shunt 11 avec le moteur du démarreur 2, de telle sorte que celui-ci, par l'intermédiaire de sa masse reçoit la tension de la batterie (abstraction faite de chutes de tension dans les lignes ou dans le shunt 11). Le moteur du démarreur 2 vient, de cette façon, en prise avec le moteur à combustion interne et ils partent ensemble. L'intensité I qui s'écoule à travers le moteur du démarreur 2 décroît en fonction du temps t, comme on l'a représenté à la figure 2, alors que la vitesse de rotation nM du moteur à combustion interne augmente.En mesurant la chute de tension sur le shunt 11, qui se trouve directement en série avec le moteur du démarreur 2, 1 'écoulement du courant à travers le moteur du démarreur 2 devient connu du circuit électronique de contrôle 3. Cet écoulement présente des oscillations 12, qui proviennent ae résistances différentes à la torsion (couple de rotation reçu) du moteur à combustion interne, causées par la compression (intensité élevée, couple élevé) suivies de décompression (faible couple, faible intensité). En même temps, il se produit aussi des oscillations décalées 13 à 1800 dans la vitesse de rotation du moteur à combustion interne, car celui-ci part plus facilement dans le cas d'une résistance à la torsion plus faible (décompression) et réclame au moteur du démarreur 2 moins de puissance (couple). Lors du démarrage 14 du moteur à combustion interne, le moteur du démarreur 2 se désaccouple, de telle sorte que celui-ci atteint en peu de temps sa vitesse de rotation à vide et son intensité de marche à vide 10. Le circuit de contrôle 3 détecte cela aussi en prélevant sur le shunt 11 la chute de tension et exploite l'absence des oscillations périodiques 12 en même temps que la chute de tension en 14 (ou la faible valeur de l'intensité que l'on a ici), comme l'indication du démarrage du moteur à combustion interne et coupe par l'intermédiaire de 1' interrupteur 9 l'écoulement du courant entre les bornes 50a et 50b, de telle sorte que 1 'interrupteur magnétique 4 soit désexcité même quand la serrure de contact de mise en route 8 est fermée et que l'écoulement du courant entre les bornes 30 et 45 soit interrompu. De cette façon, le moteur du démarreur 2 est débranché au bout d'à peine quelques millisecondes après le démarrage du moteur à combustion interne. REVENDICATIONS 1. Démarreur pour un moteur à combustion interne avec un circuit électronique de commande, qui exploite un processus de démarrage en détectant l'amplitude de l'intensité du courant du démarreur et interrompt le fonctionnement du démarreur en reconnaissant un départ du moteur à combustion interne, caractérisé en ce que le circuit électronique de commande (3) détecte un retour régulier d'augmentations et de diminutions (12) de l'intensité (I) du courant du démarreur, qui proviennent des couples de rotation du moteur à combustion interne en fonction de l'angle de rotation, et en ce que l'interruption a lieu lors d'une absence (en 14) du retour régulier des augmentations et des diminutions de 1 'intensité du courant du démarreur. 2. Démarreur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit électronique de commande (3) détecte aussi une diminution (30) de l'intensité (I) du courant du démarreur pendant le processus de démarrage et n'interrompt alors le processus de démarrage que quand il y a aussi une diminution de l'intensité du courant du démarreur. 3. Démarreur pour un moteur à combustion interne avec un circuit électronique de commande, qui exploite un processus de démarrage en détectant une intensité de courant du démarreur et interrompt le fonctionnement du démarreur en reconnaissant un départ du moteur à combustion interne, caractérisé en ce que le circuit électronique de commande (3) détecte pendant le processus de démarrage une perditance temporaire du courant de démarrage et interrompt le processus de démarrage en-dessous d'une valeur négative prédéfinie de la perditance dans le cas d'une intensité du courant du démarreur qui tombe en-dessous d'une valeur prédéfinie de l'intensité du courant du démarreur ou dans le cas d'une diminution temporaire prédéfinie de 1' intensité du courant du démarreur en dessous de la valeur prédéfinie de 1' intensité du courant du démarreur. 4. Démarreur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la détection de l'intensité (I) du courant du démarreur a lieu au moyen d'un shunt (11). 5. Démarreur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le shunt (11) est un câble d'alimentation du démarreur (1). 6. Démarreur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le shunt (11) est le câble d'alimentation qui se trouve entre un commutateur magnétique (4) du démarreur (1) et le moteur du démarreur (2). 7. Démarreur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit électronique de commande (3) détecte aussi la vitesse de rotation (nM) du moteur à combustion interne pendant le procesus de démarrage et l'interruption n'a lieu que quand la vitesse de rotation (nM) du moteur à combustion interne se trouve au-dessus d'une valeur prédéfinie. 8. Démarreur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit électronique de commande (3) est mis hors de fonctionnement lors d'une répétition du processus de démarrage à l'intérieur d'un intervalle de temps prédéterminé. 9. Démarreur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit électronique de commande (3) n'autorise un processus de démarrage qu'après l'écoulement d'un temps prédéterminé après un processus de démarrage précédent ou après un arrêt du moteur à combustion interne. 10. Circuit électronique de commande selon l'une des revendications précédentes.