Brevet FR2442153A1 — publié le 19800620

La présente invention, due à la collaboration de MM. Matrice BITJRT, John LACROIX et Jean-Michel SARRASIN se rapporte à la régulation thermostatique de l'admission de l'air dans l'habitacle d'un véhicule automobile, par l'inter médiaire d'un système électronique de régulation de la position d'un clapet déterainant les ouvertures relatives d'une gaine d'arrivée d'air chaud et d'une gaine d'arrivée d'air froid, ledit clapet étant situé en amont du groupe de chauffage. On trouve actuellement des systèmes pneumatiques ou des systèmes mécaniques comandant le volet ou le clapet d'aspiration en fonction des écarts de température. Les courses utilisées sur la plage de température sont très limite entratnant des difficultés de réglage et une imprécision dans la position du clapet. Les temps de réponse sont longs. Les systèmes actuellement utilisés en pratique sont à commande manuelle et fonctionnent par tout ou rien. La présente invention permet d'éviter ces inconvénients. Suivant l'invention, ie système de régulation thermostatique de l'admission de l'air dans lthabitacle d'un véhicule automobile, qui est du type comportant un clapet déterminant les ouvertures relatives d'une gaine d'arrivée d'air froid et d'une gaine d'arrivée d'air chaud dans lthabitacle du véhicule automobile et une sonde de température dans ledit habitacle et dans lequel ledit clapet est réglé en position par un organe moteur en fonction de l'information fournie par ladite sonde de température, est remarquable, en ce que le courant alimentant ledit organe moteur provient de la sortie d'un amplificateur différentiel par l'intermédiaire d'un stage de puissance et en ce que l'amplificateur différentiel est connecté par une de ses entrées à la sortie d'un potentiomètre de recopie solidaire de organe moteur et par sa seconde entrée à la sonde de température associée à un système d'étalonnage. Les avantages principaux d'un système électronique de régulation thermostatique suivant l'invention sont les suivants Le temps de réponse de ce système est beaucoup plus rapide que celui des systèmes existants. Par ailleurs, il est possible de le régler en fonction des besoins, en jouant sur les rapports des paramètres électroniques. Les possibilités de réglage (plage de température) sont infinies et permettent d'adapter ces dernières en fonction d'une utilisation ultérieure, en particulier, l'adaptation aux normes en usage dans le pays auquel est destiné le véhicule est très facile à réaliser. La fiabilité du système étant celle des éléments électroniques est au moins équivalente à la fiabilité des systèmes existants et la précision est beaucoup plus importante. L'implantation des sondes est beaucoup plus souple et la liaison entre celles-ci et l'élément moteur se fait uniquement par l'intermédiaire d'un fil. Il est possible d'intégrer ce système de régulation dans un multiplexage. Avantageusement, l'organe moteur est soit de type électromagnétique, soit de type électrodynamique, soit un électro-aimant linéaire à course définie comprise entre 5 et 10 mm, soit un moteur pas à pas. Avantageusement encore, la sortie de l'amplificateur différentiel est connectée en outre è un circuit incorporant un transistor comandant le fonctionnement d'un relais mettant en circuit un groupe motoventilateur accélérant le passage de l'air dans les gaines d'arrivée d'air chaud et d'air froid à destination de l'habitacle. du véhicule. Avantageusement encore ledit relais agit également pour mettre en circuit un organe moteur régulant le débit d'eau chaude du radiateur de réchauffage de l'air, formant manchon autour de la gaine d'arrivée d'air chaud. D'autres caractéristiques ressortiront de la description qui suit et qui n'est donnée qutà titre d'exemple. A cet effet, on se reportera aux dessins joints dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'implantation du dispositif de climati sation de l'habitacle d'un véhicule automobile, - la figure 2 illustre un mode de réalisation non limitatif du circuit électro nique due régulation automatique du dispositif de climatisation suivant l'invention. A la figure 1, on a représenté de façon très schématique l'habitacle 30 d'un véhicule automobile recevant de l'air froidpar une uns première gaine 33 et de l'air chaud par une seconde gaine 34 entourée sur une partie de sa longueur par un radiateur 35 en forme de manchon dans lequel circule de l'eau chaude qui chauffe précisément l'air traversant la gaine 34. On-a représenté en 32 une prise d'air à l'extérieur du véhicule, air qui s'engouffre dans une canalisation 39 dans.. laquelle se trouve un motoventilateur 31. Cet air pénètre dans les gaines 33 et 34 dans la mesure où deux clapets 36, 37 réglables en position angulaire le lui permettent.Le réglage de la position angulaire des clapets 36 et 37,en fonction de la température régnant à l'intérieur de l'habitacle 30 du véhicule automobile, s'effectue automatiquement, suivant l'invention, à l'aide du système électronique de régulation thermostatique illustré à la figure 2. Suivant le mode de réalisation illustré à la figure 2, l'accumulateur du véhicule délivre sur un conducteur 1, une tension à travers des diodes de prote on tion 2 et 3 qui protègent l'ensemble de l'installation, en particulier, contre une inversion de polarité au niveau des bornes de l'accumulateur qui n'a pas été représenté. Une diode Zener 4 en série avec une résistance 5 limite cette tension, de façon, en aval, à ne plus être tributaire des fluctuations émanant de la tension de la batterie. A ce niveau, il est possible d'adjoindre un condensateur polarisé filtrant les parasites éventuels. Dans cette partie du circuit fournissant le courant nécessaire au fonctionnement du système dans la veine d'air dont on désire réguler la température, dans le cas présent, dans l'habitacle 30 du véhicule automobile est disposée une sonde de température 6 qui est un composant électronique, dont la résistance varie en fonction de la température, du type sonde platinium ou thermistance désignée par CTN ou CTP. Afin de délimiter la plage de température sur laquelle on désire obtenir la régulation, on adjoint en série à cette sonde 6 une résistance réglable 7 dont l'une des bornes est reliée à l'alimentation au point commun 12 à la diode Zener 4 et à la résistance 5. Cette partie du circuit permet d'obtenir au point 8 commun à la sonde 6 et au potentiomètre 7, une tension qui est fonction de la température de la veine d'air contrôlée par la sonde 6. Cette tension, fonction de la température, alimente, par l'intermédiaire d'une résistance 10, ltentrée inverseuse d'un amplificateur opérationnel 9 travaillant en étage différentiel. L'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel 9 est connectée par l'intermédiaire d'une résistance d'adaptation 11 à la prise mobile 14 d'un potentiomètre 13 dont la résistance est connectée entre la masse et le point 12, commun à la diode Zener 4 et à la résistance 5.Cette prise mobile 14 est solidaire de la tige mobile de 1' organe moteur 15, commandant les déplacements du clapet d'arrivée d'air 36, 37 et qui commande l'ouverture relative des gaines 33 et 34 d'adduction d'air froid et chaud en direction de l'habitacle 30. Le potentiomètre 13, 14 qui est un potentiomètre de loi linéaire, appelé potentiomètre de recopie, donne une tension directement proportionnelle à la position de son curseur 14. Ce dernier, en liaison mécanique avec la partie mobile de l'organe moteur, par exemple le noyau mobile d'un électro-aimant, assure une correspondance exacte entre la position du clapet et la tension d'alimentation de l'entrée non inverseuse de l'amplificateur différentiel 9. L'amplificateur différentiel, composant électronique, amplifie la différence de tension qui peut exister entre ses deux entrées, délivrant ainsi une tension proportionnelle à cette différence. Le rapport entre cette tension et la différence entre les tensions d'entrées est le gain de l'étage. Cette tension, fonction de la différence des tensions d'entrées, est transformée en un courant de puissance par un transistor 16 monté en collecteur commun. Ce courant alimente l'organe moteur 15 du système électrique qui commande le clapet comme on l'a déjà dit. Cet organe moteur 15 permet la conversion du courant de puissance en un mouvement mécanique de translation, de course plus ou moins longue assurant la rotation du clapet 36, 37. Cet organe moteur, par exemple comme on l'a déjà dit, est un électroaimant à bobinage spécifique à noyau mobile. Ce noyau mobile est solidaire d'un ressort de rappel qui remet, en cas d'arrêt du circuit ou d'incident électrique, le clapet dans sa position d'origine (air chaud fermé) ; ce ressort remplit aussi un rôle de stabilisateur du système. La tension, fonction de la position du clapet, est définie par l'appareillage constitué par le potentiomètre de recopie 13, 14. La sortie 40 de l'amplificateur opérationnel 9 est en outre connectée à la base d'un second transistor de puissance 18 par l'intermédiaire d'une résistance 19. Ce second transistor de puissance 18 est monté avec le collecteur relié au plus batterie et l'émetteur est à la masse par l'intermédiaire de la connexion en parallèle d'une diode 20 montée en inverse et de la bobine d'un relais 21 ayant deux contacts 22 et 23. Le premier contact 22 du relais 21 est monté dans un circuit entre le plus batterie et la masse qui comprend le moteur 24 du groupe motoventilateur 31 de la figure 1, tandis que le second contact 23 du relais 21 est monté d'une manière similaire dans un second circuit comprenant entre le plus batterie et la masse un organe moteur 25 régulant le débit d'eau chaude circulant dans le manchon de réchauffement 35. Lorsque la tension à la sortie 40 de l'amplificateur opérationnel 9 est suffisante, le transistor 18 conduit. De ce fait,la bobine du relais 21 se trouve excitée et ce dernier ferme des contacts 22 et 23, ce qui met en fonctionnement les moteurs 24 et 25. Le motoventilateur 31 accélère la circulation de l'air au travers des gaines 33 et 34 et la circulation de l'eau chaude au travers du radiateur 35 se trouve, elle aussi, accélérée contribuant ainsi au réchauffement accéléré de l'air traversant la gaine 34. L'état d'équilibre du système est obtenu quand, pour une température donnée de l'air mélangé, la position du clapet est celle qui permet d'obtenir cette température. Dans cette situation, la différence de tension entre les deux entrées de l'amplificateur différentiel 9 est théoriquement nulle, ce qui bloquerait ce dernier, n'assurant plus l'alimentation de la base du transistor de puissance 16, entrainant ainsi une désalimentation de l'organe moteur 15 qui serait alors rappelé par le ressort, ce qui donnerait un système instable. Pour pallier cet inconvénient, on relie l'émetteur du transistor de puissance 16,par l'intermédiaire d'une résistance 17, à l'entrée inverseuse de l'amplificateur différentiel 9. La valeur de la résistance 17 est calculée de façon telle qu'elle autorise un courant de maintien alimentant l'électro-aimant 15 permettant de stabiliser le système. Ce courant de maintien étant minimal, de façon à limiter au maximum l'échauffement de l'électro-aimant, permet de l'utiliser dans des conditions optimales. Si pour une raison quelconque, il y a désaccord entre la consigne de température et la position du clapet, on est en situation de déséquilibre ; une différence de tension se manifeste aux entrées de l'amplificateur 9 qui se traduit par un courant d'alimentation sur l'élément moteur 15, entraînant un déplacement du clapet jusqu'à ce que le système trouve sa nouvelle position d'équilibre. On notera que le système de régulation, décrit ci-dessus en association avec un électro-aimant linéaire, peut aussi être réalisé avec un électro-aimant rotatif ou un organe moteur 15 du type moteur pas à pas. Le système de régulation permet des variations de plage de régulation en fonction de l'utilisation envisagée. Pour le circuit lui-même, il faut noter qu'il réalise l'asservissement linéaire d'un électro-aimant en fonction d'une variation de température. Par ailleurs, ce dernier fonctionne dans des conditions parfaites, n'étant le plus souvent soumis qu'à une tension de maintien minimale et ne recevant de tension élevée que dans les phases de passage entre les positions de déséquilibre à la position d'équilibre. On a réalisé de cette manière un système entièrement automatisé de régulation de la température à l'intérieur de l'habitacle d'un véhicule automobile en fonction des indications fournies par la sonde 6 elle-même logée dans l'habitacle et des réglages initiaux des circuits. REVENDICATIONS 1 - Système de régulation thermostatique de l'admission de l'air dans l'habitacle d'un véhicule automobile du type comportant un clapet déter minant les ouvertures relatives d'une gaine d'arrivée d'air froid et d'arrivée d'air chaud, un système motoventilateur permettant d'accélérer le flux d'air, caractérisé en ce que ledit clapet (36, 37) est réglé en posi tion par un système électronique comportant un organe moteur (15), réglant en position, en fonction de l'impulsion fournie par une sonde (6) et un système électronique permettant la mise en route, au moment opportun, du motoventilateur (31). 2 - Système de régulation thermostatique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le courant alimentant ledit organe moteur (ils) provient de la sortie d'un amplificateur différentiel (9) par l'intermédiaire d'un étage de puissance (16), et en ce que l'amplificateur différentiel est connecté par une de ses entrées à la sortie d'un potentiomètre de recopie (13, 14) solidaire de l'organe moteur (15) et par sa seconde entrée à la sonde de température (6) associée à un système d'étalonnage (7). 3 - Système de régulation thermostatique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe moteur (15) est un électro-aimant linéaire à noyau mobile eut à course définie de 5 à 10 mm. 4 - Système de régulation thermostatique suivant la revendication t, caractérisé en ce que l'organe moteur (15) est un électro-aimant rotatif. 5 - Système de régulation thermostatique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe moteur (15) est un moteur pas à pas. 6 - Système de régulation thermostatique suivant l'une quelconque des revendi cations 1 à 5, caractérisé en ce que la sortie de l'étage de puissance (16) est rétrocouplée sur une des entrées de l'amplificateur différentiel (9) par l'intermédiaire d'une résistance (17) de valeur telle qu'elle autorise un courant de maintien alimentant l'élément moteur (15). 7 - Système de régulation thermostatique suivant l'une quelconque des revendi cations 1 à 6, caractérisé en ce que la sortie de l'amplificateur diffé rentiel (9) est connectée outre à un circuit incorporant un transistor (t8) commandant le fonctionnement d'un relais (21) mettant en circuit un groupe motoventilateur (24) accélérant le passage de l'air dans les gaines d'arrivée d'air chaud (34) et d'air froid (33) vers l'habitacle du véhicule (30). 8 - Système de régulation thermostatique suivant la revendication 7, caractérisé en ce que ledit relais (21) agit également pour mettre en circuit un organe moteur (25) régulant le débit d'eau chaude du radiateur (35) de réchcuffage de l'air formant un manchon autour de la gaine d'arrivée d'air chaud (34).