Brevet FR2840960A1 — publié le 20031219

L'invention se rapporte au domaine des systèmes électriques pour automobiles. De manière spécifique, l'invention est dirigée vers un procédé pour empêcher des vitesses excessives d'un ensemble à démarreur-alternateur dans une séquence de démarrage d'un moteur à combustion interne lorsque le moteur à combustion interne n'arrive pas à démarrer. Une tendance récente dans les systèmes électriques pour automobiles concerne la combinaison des éléments constitutifs du démarreur et de l'alternateur/générateur fonctionnant et agissant précédemment de manière séparée. Au fur et à mesure que les automobiles deviennent de plus en plus renforcées électroniquement, en termes d'accessoires électroniques et de sophistication des systèmes de commande, le besoin se fait de plus en plus sentir pour une augmentation de l'énergie électrique à fournir aux divers systèmes. Il en résulte que l'alternateur est devenu physiquement plus gros et davantage puissant au fur et à mesure qu'ont augmenté les besoin électriques des automobiles. En outre, la nécessité d'augmenter l'efficience de fonctionnement des moteurs à combustion interne exige un démarreur puissant et actionné fréquemment de manière à reprendre le fonctionnement du moteur à combustion interne sur de courts cycles de demande. De même, alors que ces tendances distinctes ont pris place, un troisième élément toujours présent dans la conception des automobiles concerne l'efficience d'implantation en terme d'espace sous capot. Au fur et à mesure que ces tendances ont progressé, une stratégie communément proposée à consisté à combiner le démarreur et l'alternateur/générateur en un seul élément. A ce sujet, la fonction de démarrage du démarreur/alternateur peut être très puissante vis-à-vis du moteur à combustion interne en cours de démarrage pour autant que le moteur à combustion interne doit atteindre un fonctionnement autoentretenu dans un intervalle de temps de 0,5 à 1 seconde à partir de la mise en route du démarreur. Au cas où le moteur à combustion interne n'arrive pas lui-même à démarrer une fois que le démarreur s'est mis en prise pour démarrer le moteur à combustion interne, le démarreur peut tourner à une vitesse excessive et tomber lui-même en panne du fait de la chaleur produite dans les enroulements du démarreur. En outre, d'autres éléments constitutifs du système, à savoir la batterie et le câblage vers le démarreur ainsi que les circuits de support et les fusibles peuvent être utilisés au-delà de leur capacité de conception si l'état d'absence de démarrage du moteur à combustion interne n'est pas détecté et si on laisse cet état persister au-delà d'un seuil prédéterminé. La présente invention est dirigée vers la résolution d'au moins un des problèmes potentiels associés à la tendance vers une combinaison des fonctions de démarreur et de générateur/alternateur et du fonctionnement de moteurs à combustion interne à courts cycles de demande. De manière spécifique, la présente invention propose un procédé de détection des états de vitesse excessive d'un démarreur pendant une séquence de démarrage d'un moteur à combustion interne lorsque le moteur à combustion interne n'arrive pas à fonctionner d'une manière auto-entretenue. L'état de vitesse excessive peut être détecté directement à partir d'un capteur de rotation et/ou de position monté sur l'ensemble à démarreur-alternateur ou, en variante, l'état de vitesse excessive peut être détecté à partir d'un autre accessoire entraîné par le moteur à combustion interne équipé de manière analogue d'un capteur de rotation et/ou de vitesse. Un tel accessoire peut comprendre, mais sans être limité à celui-ci, le ventilateur de refroidissement entraîné par le moteur, la pompe à eau, le compresseur, la pompe de direction assistée ou l'arbre à cames du moteur à combustion interne. L'invention concerne ainsi un procédé pour mettre un ensemble à démarreur-alternateur prévu pour amorcer le fonctionnement d'un moteur à combustion interne hors d'état de fonctionner de manière excessive dans un mode de démarrage qui est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à : amorcer une séquence de démarrage du moteur à combustion interne ; détecter une vitesse de rotation de ce moteur à combustion interne et obtenir une première vitesse détectée ; comparer ladite première vitesse détectée avec une vitesse de rotation acceptable prédéterminée ; et mettre ledit ensemble à démarreuralternateur hors service dans le mode de démarrage lorsque ladite vitesse détectée dépasse ladite vitesse de rotation prédéterminée acceptable. Conformément à une caractéristique avantageuse de l'invention, le procédé comprend en outre les étapes consistant à détecter un nombre d'amorçages successifs de séquences de démarrage du moteur à combustion interne non suivis de succès afin d'obtenir un premier nombre détecté ; comparer ledit premier nombre détecté avec un nombre acceptable prédéterminé de séquences de démarrage du moteur à combustion interne non suivis de succès ; et mettre ledit ensemble à démarreur-alternateur hors service dans ledit mode de démarrage pendant une période de temps prédéterminée lorsque ledit premier nombre détecté dépasse le nombre acceptable prédéterminé de séquences de démarrage du moteur à combustion interne non suivis de succès. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, l'étape de détection de la vitesse de rotation du moteur à combustion interne est effectuée en utilisant une vitesse détectée de rotation dudit ensemble à démarreur-alternateur, ou encore cette étape de détection est effectuée en utilisant une vitesse détectée de rotation d'un accessoire entraîné par le moteur à combustion interne. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels : - la figure 1 est un schéma synoptique d'un mode de réalisation des capteurs et du matériel informatique qui sont nécessaires pour mettre en #uvre la présente invention ; - la figure 2 montre un organigramme d'obtention du procédé utilisé par l'organe de commande système afin de déterminer les conditions de vitesse excessive d'un ensemble à démarreur-alternateur. La présente invention est ainsi dirigée vers un procédé de commande d'un ensemble à démarreur-alternateur 10 dans une installation à moteur à combustion interne et est dirigée de manière spécifique vers une mise hors service de la fonction de démarrage lorsqu'un état de vitesse excessive a été détecté pour l'ensemble à démarreur-alternateur. L'ensemble à démarreur-alternateur 10 peut être sous une forme intégrée, c'est-à-dire en combinaison avec le volant ou le dispositif d'équilibrage monté sur le vilebrequin, ou sous une forme séparée du type entraîné/entraînant à courroie, chaîne ou engrenage. Dans toutes ces configurations, l'ensemble 10 est utilisé pour démarrer le moteur à combustion interne en accord avec une instruction prédéterminée, c'est-à-dire sous l'ordre d'un opérateur ou de la charge d'un accessoire, et il est utilisé pour fournir de l'énergie électrique en vue soit d'une consommation immédiate soit d'un stockage, c'est-à-dire la charge d'une batterie. L'ensemble a alternateur-démarreur 10 est directement couplé pour tourner avec le moteur 12. Le moteur est équipé de divers capteurs pour déterminer la vitesse de rotation, la température, la position du vilebrequin, la position des cames, etc., et fournir ces informations à un organe de commande système 16. L'organe de commande système 16 reçoit et transmet de même des informations de fonctionnement vers et à partir d'un inverseur de l'ensemble à démarreur-alternateur qui comprend un organe de commande associé pour choisir de manière sélective soit la fonction démarreur soit la fonction alternateur pour l'ensemble à démarreur-alternateur 10. La batterie 20 fait également partie du système pour fournir de l'énergie électrique afin d'activer l'ensemble à démarreur-alternateur lorsqu'est choisie la fonction démarreur. Le moteur 12 est également équipé de divers accessoires 14 entraînés par le moteur, tels que, par exemple, un ventilateur de refroidissement, un compresseur, une pompe de direction assistée, une pompe à eau, une pompe des gaz d'échappement, un arbre à cames, etc. Au cas où le moteur 12 n'arrive pas à tourner d'une manière auto-entretenue à la suite d'une séquence de démarrage prédéterminée par l'ensemble à démarreuralternateur 10, l'organe de commande système 16 met hors service l'ensemble à démarreur-alternateur. L'échec du moteur 12 à combustion interne à tourner pourrait venir d'un grand nombre de défauts du système, à savoir manque de carburant, mauvais fonctionnement de l'allumage ou de l'injection ou batterie faible. Quelle que soit cependant la raison pour laquelle le moteur à combustion interne n'arrive pas à tourner à la suite d'un nombre prédéterminé d'opérations de séquences de démarrage (à savoir, cinq séquences) à partir de l'ensemble à démarreur-alternateur 10, ou si l'ensemble à démarreuralternateur 10 tourne à des vitesses excessives (c'est-àdire dépasse 100 tpm) pendant une séquence de démarrage, la fonction de démarrage est mise hors service pendant une période de temps prédéterminée (à savoir, trente secondes). Si un nombre prédéterminé d'échecs de démarrage et de séquences de mise hors service est détecté, un mode d'échec complet peut être institué pour empêcher un cycle destructif ultérieur de l'ensemble à démarreur-alternateur et des systèmes de support. La figure 2 montre un organigramme de la séquence logique de l'organe de commande système 16 utilisant le procédé de la présente invention. On amorce une séquence de démarrage pour une quelconque raison déterminée, à savoir charge de la batterie, fonctionnement des accessoires, accélération du véhicule etc. L'ensemble à démarreur-alternateur est mis sur le mode de démarrage. La vitesse du moteur est alors vérifiée soit par une vérification directe sur la vitesse de l'ensemble à démarreur-alternateur, soit par ne vérification d'un quelconque élément constitutif entraîné par le moteur et équipé de capteurs de vitesse de rotation (en prenant en compte les différences de vitesse entre le moteur et l'ensemble à démarreur-alternateur du fait de rapports de poulie, de rapports d'engrenages d'entraînement, etc.). Une comparaison est alors effectuée pour déterminer si la vitesse détectée a dépassé une gamme de tours par minute acceptable prédéterminée pour l'ensemble à démarreuralternateur dans une séquence de démarrage. Si la vitesse est inférieure, l'ensemble à démarreur-alternateur peut continuer à tourner pour démarrer le moteur à combustion interne. Si la vitesse détectée est supérieure, l'ensemble à démarreur-alternateur est alors mis hors service. En outre, si un nombre déterminé de cycles s'est produit et que le fonctionnement du moteur à combustion interne n'a pas été détecté, l'ensemble à démarreuralternateur est mis hors service dans le mode démarrage pendant une période de temps prédéterminée. Dans ce mode de réalisation, un organe de commande système 16 comprendrait en outre un compteur et un comparateur pour compter les cycles de mode de démarrage successifs. Lors d'un échec de mise en route du moteur à combustion interne à la suite d'un nombre présélectionné de séquence de démarrage, l'ensemble à démarreur-alternateur 10 serait mis hors service pendant une période de temps suffisante pour amener une chute de la chaleur destructive du système et pour redonner à la batterie 20 la capacité de démarrage. Un autre mode de réalisation comprendrait un compteur du nombre total d'échecs de démarrage et de mises hors service successives de sorte que l'ensemble à démarreur-alternateur 10 pourrait être empêché d'amorcer une séquence de démarrage jusqu'à ce qu'ai été effectuée une réparation du moteur à combustion interne 12. Le procédé ci-dessus améliorera les performances et la fiabilité d'ensemble du système à démarreuralternateur en contrôlant et en limitant une utilisation dépassant de manière excessive la capacité de conception. Conformément au procédé, le système à démarreuralternateur est préservé d'un fonctionnement excessif destructeur. Les limitations et les paramètres spécifiques au procédé selon la présente invention pour ce qui est considéré comme un état de vitesse excessive de l'ensemble à démarreur-alternateur, ou encore une itération excessive de modes de démarrage et une période de temps pour un refroidissement suffisant du système, dépendent des critères de conception du système à démarreur-alternateur. Il en est par exemple des dimensions relatives, de la configuration des cylindres, ainsi que du rapport de compression du moteur à combustion interne, de ses dimensions, des exigences d'ampérage, ainsi que de la capacité de l'ensemble à démarreur-alternateur, de la durée et de la fréquence relatives du cycle de demande du moteur à combustion interne, de la dimension de la batterie et de la capacité de démarrage, du câblage et des fusibles du système, ainsi que des critères opérationnels attendus de démarrage en tenant compte des conditions ambiantes (c'est-à-dire s'il fait chaud ou froid, si l'air est humide ou sec, quelle est la pression ou la densité de l'air, etc.). Si les conditions ambiantes sont relativement plus froides, des cycles de démarrage plus longs avant la mise hors service peuvent être nécessaires, alors que, dans des conditions plus chaudes, avec moins de capacités pour se protéger de la chaleur, il est possible d'utiliser des cycles de démarrage plus court. Quels que soient les paramètres de conception, cependant, le procédé appliqué suivrait les étapes nécessaires de détection et de comparaison conformes aux critères prédéterminés spécifiés pour le système à démarreur-alternateur utilisé. L'invention n'est cependant pas limitée au mode de réalisation représenté et décrit en détail car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Procédé pour mettre un ensemble à démarreuralternateur prévu pour amorcer le fonctionnement d'un moteur à combustion interne hors d'état de fonctionner de manière excessive dans un mode de démarrage, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à : - amorcer une séquence de démarrage du moteur à combustion interne ; - détecter une vitesse de rotation de ce moteur à combustion interne et obtenir une première vitesse détectée ; - comparer ladite première vitesse détectée avec une vitesse de rotation acceptable prédéterminée ; et mettre ledit ensemble à démarreur-alternateur hors service dans ledit mode de démarrage lorsque ladite vitesse détectée dépasse ladite vitesse de rotation acceptable prédéterminée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes consistant à : détecter un nombre d'amorçages successifs de séquences de démarrage du moteur à combustion interne non suivis de succès afin d'obtenir un premier nombre détecté ; - comparer ledit premier nombre détecté avec un nombre acceptable prédéterminé de séquences de démarrage du moteur à combustion interne non suivis de succès ; et mettre ledit ensemble à démarreur-alternateur hors service dans ledit mode de démarrage pendant une période de temps prédéterminée lorsque ledit nombre détecté dépasse le nombre acceptable prédéterminé de séquences de démarrage du moteur à combustion interne non suivis de succès. 3. Un procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite étape de détection de la vitesse de rotation du moteur à combustion interne est effectuée en utilisant une vitesse détectée de rotation dudit ensemble à démarreur-alternateur. 4. Un procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite étape de détection de la vitesse de rotation du moteur à combustion interne est effectuée en utilisant une vitesse détectée de rotation d'un accessoire entraîné par le moteur à combustion interne.