FR2639290A1 - Appareil de chauffage pour un vehicule automobile, equipe d'un dispositif perfectionne de surveillance de flamme - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un appareil de chauffage pour véhicule automobile, fonctionnant par combustible liquide indépendamment du moteur. Appareil caractérisé par le fait qu'un dispositif de surveillance de flamme comprend un groupe d'interrupteurs 2, 3 pour interrompre, à des intervalles de temps déterminés, l'application d'une tension à un moteur électrique M; ainsi qu'un dispositif de mesurage 4, 5 qui, lors de l'interruption de tension, mesure et évalue la tension de générateur VG engendrée par ledit moteur M.

Description

Appareil de chauffage pour un véhicule automobile, équipé d'un dispositif

perfectionné de surveillance de flamme La présente invention se rapporte à un appareil de chauffage pour un véhicule automobile, indépendant du moteur, fonctionnant par combustible liquide et comprenant

un brûleur, un échangeur de chaleur, un système de délivran-

ce du combustible, une soufflante à air comburant entrainée par un moteur électrique, et un dispositif de surveillance

de flamme.

Des appareils de chauffage de ce genre sont, par exemple, des chauffages fixes pour voitures particulières,

camions ou autobus, qui fonctionnent indépendamment du mo-

teur d'entrainement du véhicule automobile. Le combustible

liquide (essence, carburant Diesel) est brilé, dans un br -

leur, avec admission d'air comburant. La chambre de combus-

tion est typiquement entourée d'un échangeur de chaleur,

parcouru par de l'air ou par de l'eau.

Pour des raisons dictées par la sûreté technique,

il est légalement prescrit que l'alimentation en combusti-

ble soit interrompue dans un certain laps de temps, en cas

de "décrochage de flamme", pour prévenir un risque d'explo-

sion ou risque similaire. En effet, un décrochage de flamme lorsque l'appareil de chauffage est en service signifie, en règle générale, une perturbation de fonctionnement qui doit

être absolument éliminée.

La constatation d'un décrochage de flamme peut avoir lieu par des moyens les plus divers: l'utilisation d'un détecteur optique est, par exemple, habituelle et

connue. Cette solution peut néanmoins soulever des proble-

mes, suite à la difficulté consistant à implanter le détec-

teur optique à l'emplacement adéquat.

Une autre possibilité de surveillance de flamme consiste à mesurer les températures régnant dans le foyer, sur l'échangeur de chaleur ou sur la chambre de combustion, pour conclure à un décrochage de flamme à partir d'une baisse de température. Cependant, une baisse de température

à l'extérieur de la chambre de combustion ou sur l'échan-

geur de chaleur a lieu, d'une manière exploitable pour la surveillance de flamme, seulement lorsqu'il ne se produit aucune accumulation d'air dans ladite chambre ou sur ledit échangeur. Par exemple, si un décrochage de flamme a eu

lieu et si, de plus, la soufflante à air comburant ne fonc-

tionne pas, l'air réchauffé s'accumule dans la chambre de combustion, de sorte que la température régnant sur cette

chambre de combustion ne chute que d'une manière relative-

ment lente. La constatation de la baisse de température

s'opère ensuite beaucoup trop tardivement, longtemps seule-

ment après l'expiration du laps de temps prescrit dans les

limites duquel la délivrance de combustible doit être in-

terrompue. Des mesures doivent par conséquent être prises pour que, également après un décrochage de flamme, de l'air

comburant soit refoulé dans la chambre de combustion, res-

pectivement pour que de l'air chaud soit insufflé sur l'échangeur de chaleur. C'est seulement de la sorte que la

baisse de température respective sur la chambre de combus-

tion ou l'échangeur de chaleur est suffisamment rapide, après un décrochage de flamme, pour permettre de constater

ce décrochage de flamme en temps utile.

Pour surveiller le moteur électrique entraînant la soufflante, il est jusqu'à présent classique de mesurer la consommation de courant de ce moteur. Si la consommation

de courant se situe dans les limites d'une plage de consi-

gne déterminée, cela est interprété comme un fonctionnement

correct du moteur de la soufflante. Il est également clas-

sique de procéder à une surveillance de la consommation de courant par l'intermédiaire d'un relais reed excité par du courant, et associé à un fusible dans le circuit électrique

du moteur.

D'après la demande de brevet DE-A1-37 38 739, l'on connaît un branchement de sécurité qui équipe des appareils

de chauffage de véhicules automobiles, indépendants du mo-

teur, et qui concerne le fonctionnement de la soufflante

chauffante. Pour éviter des surchauffes en cas de défail-

lance de la soufflante chauffante, le circuit électrique

de cette soufflante à air chaud renferme une bobine à la-

quelle un élément de Hall est associé. Dans des conditions normales, l'élément de Hall délivre un signal indiquant un fonctionnement correct, car il constate le champ magnétique engendré par la bobine parcourue par du courant. Lorsque le moteur de la soufflante à air chaud est à l'arrêt, aucun

courant ne circule et la bobine n'engendre aucun champ ma-

gnétique, si bien que l'élément de Hall applique un signal de perturbation correspondant à un dispositif de commande

qui, dans l'enchaînement, interrompt la délivrance de car-

burant.

L'invention a pour objet de permettre une surveil-

lance de flamme simplifiée comparativement à l'état de la

technique, en particulier une surveillance du fonctionne-

ment du moteur de la soufflante, qui fournisse des résul-

tats fiables.

Conformément à l'invention, cet objet est atteint

par le fait que le dispositif de surveillance du fonctionne-

ment du moteur de la soufflante comprend, en tant qu'élément constitutif du dispositif de surveillance de flamme, un

groupe d'interrupteurs destiné à interrompre, à des inter-

valles de temps déterminés, l'application d'une tension au moteur électrique; ainsi qu'un dispositif de mesurage qui, au cours de l'interruption de la tension, mesure et évalue

la tension de générateur engendrée par le moteur.

A chaque fois, les interruptions ont lieu seule-

ment pendant un laps de temps très court, de sorte que la vitesse angulaire du moteur est à peine diminuée durant la séparation d'avec la source de tension. Dans les limites de ce court laps de temps, il est procédé au mesurage de la tension de générateur qui est engendrée, à présent, par le

moteur devant être considéré comme un générateur. Si ce mo-

teur présente une vitesse angulaire minimale déterminée, la tension de générateur proportionnelle à la vitesse angulaire est alors engendrée. Le dispositif de mesurage évalue cette tension de générateur. Si elle excède un niveau déterminé, l'on en déduit que le moteur de la soufflante fonctionne correctement. Si la tension de générateur est trop basse, il est par exemple engendré un signal de perturbation étant donné que, en cas d'inaptitude fonctionnelle du moteur de la soufflante, la constatation impeccable d'un décrochage de flamme n'est pas possible par mesurage de la température qui règne sur la chambre de combustion ou sur l'échangeur

de chaleur.

De préférence, le groupe d'interrupteurs provoque une mise hors fonction du moteur en mode unipolaire. Ce groupe d'interrupteurs peut être commodément réalisé sous

la forme d'un commutateur qui relie le dispositif de mesu-

rage, au moteur électrique, uniquement pendant la pause de

mesurage.

Dans un perfectionnement de l'invention, il est prévu que le dispositif de mesurage présente une commande

qui compare la tension de générateur à une valeur prééta-

blie. L'invention est particulièrement avantageuse en asso-

ciation avec une commande par microprocesseur, qui remplit également d'autres fonctions de commande. Pour surveiller le fonctionnement du moteur de la soufflante, il suffit de

munir le groupe d'interrupteurs d'un dispositif de mesura-

ge, le microprocesseur commandant alors le fonctionnement du groupe d'interrupteurs et prélevant, du dispositif de

mesurage, les signaux de tension de générateur.

Il est notamment prévu que le groupe d'interrup-

teurs renferme un dispositif de commutation activé de telle sorte que, à des intervalles de temps prédéterminés, il sépare les raccordements du moteur électrique d'avec la source de tension d'alimentation, à chaque fois pendant

un laps de temps prédéterminé.

La commande peut tout d'abord établir, sur la base du signal de tension de générateur, si une tension de générateur est engendrée dans l'absolu. En l'absence d'une tension de générateur, cela signifie dans tous les cas un arrêt du moteur. Si la tension de générateur est présente, il peut ensuite être établi, par une étape de traitement supplémentaire, si cette tension de générateur

excède une valeur minimale préréglée.

Conformément à l'invention, il peut être addition-

nellement vérifié si le groupe d'interrupteurs s'est ouvert, en déterminant si la tension de générateur est, par exemple,

d'au moins 3 % inférieure à la tension de service antérieu-

rement constatée.

En fonction du type du moteur de la soufflante, la valeur minimale appropriée de la tension de générateur

peut être mémorisée au préalable.

Si l'appareil de chauffage est conçu pour diffé-

rentes puissances de chauffage et si, par conséquent, le moteur de la soufflante présente des vitesses angulaires de consigne différentes pour les divers paliers de chauffage, la commande par microprocesseur peut, selon le palier de

chauffage réglé, assigner à la comparaison devant être ef-

fectuée une valeur minimale différente pour la tension de générateur. Les laps de temps présidant à la détermination de la tension de générateur sont très courts, de préférence inférieurs à 1 seconde. Les intervalles de temps entre les vérifications de la tension de générateur mesurent, par exemple, 4 minutes, ce qui correspond au laps de temps dans

les limites duquel un décrochage de flamme doit être cons-

taté, et la délivrance de combustible doit être interrompue.

Conformément à l'invention, la surveillance sus-

mentionnée peut également être appliquée au moteur de la pompe à eau et/ou à la soufflante chauffante de l'appareil

de chauffage.

L'invention va à présent être décrite plus en dé-

tail à titre d'exemple nullement limitatif, en regard du dessin annexé sur lequel: la figure 1 est un schéma de principe d'un moteur de soufflante, avec un dispositif de commande associé et un groupe d'interrupteurs; la figure 2a montre l'allure, dans le temps, de la vitesse angulaire du moteur de soufflante selon la figure 1;

la figure 2b est un diagramme d'impulsions de com-

mutation; et la figure 2c illustre des valeurs détectées de la

tension de générateur.

Conformément à la figure 1, un moteur M de souf-

flante prévu pour l'air comburant ou l'air chaud est ali- menté, à partir de deux conducteurs 6 et 7 d'une source de

tension d'alimentation, par l'intermédiaire de deux conduc-

teurs de raccordement Li et L2 et d'un dispositif de commu-

tation et de mesurage, globalement désigné par 1. La source de tension d'alimentation se trouve à l'intérieur d'une unité qui est illustrée, dans ce cas, sous la forme d'un bloc 5 et qui renferme un microprocesseur (uP) remplissant

également d'autres fonctions de commande, ainsi qu'un cir-

cuit excitateur du moteur.

Le dispositif 1 de commutation et de mesurage renferme des interrupteurs 2 et 3, ainsi qu'un mesureur de

tension 4 numérique ou analogique.

Sur la figure 1, des traits pleins illustrent la

condition dans laquelle le moteur M est raccordé à l'appa-

reil mesureur 4 par l'entremise des conducteurs LI, L2 et

des interrupteurs 2 et 3, de sorte que ledit appareil 4 me-

sure la tension de générateur VG qui est engendrée, à

l'instant considéré, par le moteur M accomplissant des ré-

volutions, et qui est proportionnelle à la vitesse angu-

laire. La valeur VG de la tension est appliquée, par l'in-

termédiaire d'un conducteur de signaux, au microprocesseur renfermé par le bloc 5. Le microprosseur a au préalable, par l'entremise d'un conducteur de commande SW, délivré un signal de commutation aux interrupteurs 2 et 3, de sorte que ces derniers sont passés de la position illustrée en pointillés à la position représentée en traits pleins. Dans la position figurée par des pointillés, les interrupteurs 2 et 3 connectent respectivement les conducteurs 6, Li, et

7, L2.

Le moteur M de soufflante fait partie d'un appa-

reil de chauffage, par exemple un chauffage fixe de véhicu-

le automobile, fonctionnant par combustible liquide indé-

pendamment du moteur du véhicule. Les autres parties de

l'appareil de chauffage ne sont pas illustrées dans ce cas.

Pour qu'un "décrochage de flamme" du brûleur de cet appa-

reil, matérialisant une perturbation, puisse être repéré par constatation d'une baisse de température sur l'échangeur de chaleur ou sur la chambre de combustion, il doit être

fait en sorte que, lors d'un décrochage de flamme, la tem-

pérature régnant respectivement sur ledit échangeur ou sur

ladite chambre chute effectivement, et ne décline pas seule-

ment de manière très lente, par exemple suite à une accumu-

lation de chaleur. C'est pourquoi le moteur de la soufflante est surveillé lors de l'enclenchement de cette soufflante, ou peu après. Lorsque le moteur de soufflante fonctionne, et dans cette condition seulement, il est garanti que de

l'air comburant soit refoulé à travers la chambre de combus-

tion, en refroidissant cette dernière, respectivement que de l'air chaud balaie l'échangeur de chaleur et refroidisse celui-ci à cause d'une absence d'énergie de chauffage dans

la chambre de combustion.

Il convient de commenter brièvement, à l'appui

des figures 2a à 2c, le fonctionnement du dispositif de sur-

veillance du moteur de la soufflante, selon la figure 1. La

figure 2a illustre une allure possible de la vitesse angu-

laire du moteur M. Jusqu'à un instant t2, cette vitesse angulaire fluctue dans certaines limites. Egalement après

l'instant t2, la vitesse angulaire est sensiblement cons-

tante. A partir d'un instant tx, la vitesse angulaire com-

mence à décroître suite à une perturbation dont la nature

n'appelle aucun commentaire précis.

Comme l'illustre la figure 2b, une impulsion de

commutation SW', engendrée à des intervalles de temps déter-

minés mesurant, par exemple, 42 secondes aux instants t1, t2, t3..., provoque une commutation des interrupteurs 2

et 3 selon la figure 1. Consécutivement aux instants préci-

tés t1, t2..., la tension de générateur VG, engendrée par le moteur en révolution, est mesurée pendant un certain laps de temps TA (figure 2c), de 0,5 seconde par exemple, au

cours duquel l'appareil mesureur 4 est raccordé audit mo-

teur. La valeur mesurée est délivrée à la commande par mi-

croprocesseur.

Comme le montre la figure 2c, les tensions res-

pectives de générateur VG1 et VG2 qui sont ensuite mesurées présentent, aux instants t1 et t2, une valeur excédant une valeur limite inférieure VGmin. A l'instant t3, la vitesse angulaire du moteur a déjà considérablement diminué, de sorte qu'il est mesuré une tension de générateur VG3 située en deçà de la valeur

limite inférieure VGmin. Cela est établi par une comparai-

son exécutée dans la commande 5 à microprocesseur, puis un

signal d'erreur est délivré.

Le microprocesseur peut être programmé de façon que, préalablement à une éventuelle comparaison, il soit tout d'abord seulement établi si une tension de générateur est engendrée dans l'absolu. Si la présence d'aucune tension de générateur ne se revèle à l'intérieur d'un intervalle de mesurage, il n'est absolument pas nécessaire de procéder à

la comparaison.

Il va de soi que de nombreuses modifications peu-

vent être apportées à l'appareil décrit et représenté, sans

sortir du cadre de l'invention.

-R E V E N D I CATIONS-

1. Appareil de chauffage pour un véhicule automo-

bile, indépendant du moteur, pouvant fonctionner par com-

bustible liquide et comprenant un brûleur, un échangeur de

chaleur, un système de délivrance du combustible, une souf-

flante entrainée par un moteur électrique (M), et un dispo- sitif de surveillance de flamme, appareil caractérisé par le fait que ledit dispositif de surveillance de flamme se

compose d'un groupe d'interrupteurs (2, 3) destiné à in-

terrompre, à des intervalles de temps déterminés, l'appli-

cation d'une tension au moteur électrique (M); ainsi que

d'un dispositif de mesurage (4, 5) qui, au cours de l'in-

terruption de la tension, mesure et évalue la tension de

générateur engendrée par ledit moteur.

2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le groupe d'interrupteurs provoque une mise

hors fonction du moteur en mode unipolaire.

3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le groupe d'interrupteurs (2, 3) est réalisé sous la forme d'un commutateur qui relie le dispositif de mesurage, au moteur électrique, uniquement pendant la pause

de mesurage.

4. Appareil selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 3, caractérisé par le fait que le dispositif de mesurage présente une commande (pP) qui compare la tension

de générateur (VG) à une valeur préétablie.

5. Appareil selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 4, caractérisé par le fait que le groupe d'inter-

rupteurs (2, 3) est activé de telle sorte que, aux inter-

valles de temps prédéterminés, il sépare les raccordements

du moteur électrique (M) d'avec la source de tension d'ali-

mentation (6, 7), à chaque fois pendant un laps de temps prédéterminé.

6. Appareil selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il est additionnel-

lement vérifié si le groupe d'interrupteurs s'est ouvert, en déterminant si la tension de générateur est, par exemple,

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d'au moins 3 % inférieure à la tension de service antérieu-

rement constatée.

7. Appareil selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 5, caractérisé par le fait que la surveillance susmentionnée est également appliquée au moteur de la pompe à eau et éventuellement, ou en variante, à la soufflante

chauffante dudit appareil de chauffage.