Brevet FR2490160A1 — publié le 19820319

La présente invention concerne un procédé de commande du volume d'air pour l'aération ou la climatisation de l'habitacle d'une voiture, avec commande d'une part d'au moins deux volets disposés dans un conduit d'alimentation en air et actionnés par des capsules à dépres- sion pour variation de la section de passage d'air, et d'autre part de la vitesse de rotation de la soufflante pour variation du débit d'air. L'invention part de l'appareil de chauffage et/ou climatisation décrit dans la demande de brevet de la République fédérale d'Allemagne publiée sous le n0 26 54 552. Un des problèmes posés par l'aération ou la climatisation de voitures consiste à maintenir le débit d'air nécessaire dans l'habi- tacle constant et égal à une valeur de consigne présélectée donnée. La variation de la vitesse du véhicule fait varier aussi la pression dynamique dans le conduit d'entrée d'air du véhicule et par suite le débit d'air en l'absence de mesures déterminées pour compensation de la pression dynamique, telles que variation de la section de passage d'air à l'aide de volets et/ou variation de la vitesse de rotation de la soufflante débitant l'air. La demande précitée décrit un procédé de réglage du volume d'air à l'aide d'un commutateur manuel. Une position déterminée du commu- tateur, à laquelle correspondent une section donnée de passage d'air ou une position des volets et une vitesse de rotation donnée de la soufflante, est choisie selon la sensation de confort du passager. Ce dernier a certes la possibilité d'afficher six valeurs de consigne qui ne demeurent toutefois pas constantes quand la vitesse de la voiture varie; la valeur instantanée différente doit alors être cor- rigée par un nouveau réglage manuel du commutateur de volume d'air. Cela détourne l'attention du conducteur et doit en outre être consi- déré comme un manque de confort. La demande de brevet de la République fédérale d'Allemagne publiée sous le n0 16 80 228 décrit par ailleurs un dispositif de régulation automatique, qui maintient constant le débit d'air par variation continue de la vitesse de rotation de la soufflante d'une part et de la position d'un volet d'air d'autre part, en fonction de la vitesse du véhicule. Ce dispositif de régulation fonctionne avec un actionneur coûteux (bobine à noyau plongeur), qui impose une réaction électrique de la position du volet. L'étendue de régulation de ce dispositif est en outre limitée par celle de la vitesse de rotation de la soufflante; sur les voitures actuelles à grande plage de vitesse, un tel dispositif de régulation perdrait son efficacité; c'est-à-dire sa qualité de régulation, sur le haut de la plage de vitesse. L'invention vise à améliorer un procédé de commande du volume d'air du type précité et un dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé, de façon à maintenir automatiquement dans l'habitacle, à toute vitesse de la voiture, un volume d'air constant et égal à une valeur de consigne présélectée, et à réaliser cet objectif avec un appareil- lage aussi simple que possible. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, les volets font varier la section de passage d'air, en fonction de la vitesse de la voiture, sur deux paliers au moins, o la vitesse de rotation de la soufflante varie continûment, ladite vitesse de rotation passant d'une valeur extrême à une autre lors des discontinutés de section de pas- sage d'air, de sorte que la section de passage d'air en fonction de la vitesse de la voiture présente une variation en gradins et la vitesse de rotation de la soufflante en fonction de la vitesse de la voiture une variation en dents de scie. La commande automatique en fonction de la vitesse de la voiture assure un débit d'air constant sur toute la plage de vitesse de la voiture, sans que le conducteur - à l'exception de la présélection unique d'une valeur de consigne - ait à corriger constamment à la main lors des variations de la vitesse de la voiture. Une exigence de confort est ainsi satisfaite de façon optimale et le conducteur libéré d'une fonction gênant son attention. La commande des volets d'air par paliers permet l'emploi d'actionneurs simples, tels que des capsules à dépression; les variations soudaines de la vitesse de rotation, c'est-à-dire la courbe en dents de scie, produisent néanmoins un volume d'air constant. Toute la plage de vitesse de rotation de la soufflante peut ainsi être utilisée pour un palier, c'est-à-dire une position déterminée des volets. La qualité de la commande du volume d'air est ainsi améliorée sur toute la plage de vitesse de la voiture. Selon une autre caractéristique de l'invention, la commande des volets et de la vitesse de rotation de la soufflante est assurée par une unité de commande électronique, dont les signaux d'entrée électriques sont d'une part la vitesse de la voiture, délivrée par le compteur de vitesse, et d'autre part la valeur de consigne du volume d'air à l'arrét de la voiture, délivrée par l'émetteur de con- signe. Une vitesse de rotation donnée de la soufflante, reliée à une position donnée des volets, est ainsi affectée d'une façon simple à chaque vitesse de la voiture, de sorte que le volume d'air demeure constant. Selon une autre caractéristique de l'invention, la commande continue de la vitesse de rotation de la soufflante sur un palier est assurée par un dispositif connu de commande électronique, qui fait varier la tension appliquée au moteur électrique de la soufflante. La partie continue de la fonction en dents de scie peut toutefois représenter aussi une fonction quelconque, délivrée par l'unité de commande électronique. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'unité de com- mande électronique comporte un programme spécifique de la voiture, dans lequel des vitesses déterminées de cette dernière sont intro- duites pour fixer les discontinuités entre paliers. Ce dispositif permet d'adapter le procédé de commande à des voitures différentes, et en particulier à leurs plages de vitesse. Selon une autre caractéristique de l'invention, des valeurs déterminées de la vitesse de rotation de la soufflante sont affec- tées à des vitesses déterminées de la voiture et aux diverses con- tinuités entre paliers. La différence (discontinuité) des vitesses de rotation dépend de la différence des sections de passage d'air (discontinuité de section), et de la vitesse (pression dynamique) au point de discontinuité. Cette mesure assure une stabilisation précise du débit d'air malgré une instabilité des organes de réglage, des volets et de la soufflante. Il en résulte une véritable amélioration du confort. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'un exemple de réalisation et des dessins annexés sur lesquels la figure la représente un diagramme de la variation de la vitesse de rotation n de la soufflante en fonction de la vitesse v de la voiture; la figure lb représente un diagramme de la variation de la section A de passage d'air en fonction de la vitesse v de la voiture; la figure lc représente un diagramme de la variation du débit d'air m en fonction de la vitesse v de la voiture; la figure 2 représente un schéma synoptique avec les éléments de la commande; et la figure 3 représente une installation d'aération avec organes de réglage et actionneurs. Les figures la, b et c représentent les trois fonctions - vi- tesse de rotation n de la soufflante, section A de passage d'air et débit d'air mi - en fonction de la vitesse v de la voiture, qui est par exemple divisée en trois paliers 0 à I, I à II et II à III. La figure la représente la vitesse de rotation n de la soufflante qui, sur chacun des paliers 0 à I, I à II et Il à III, varie conti- nûment entre une valeur maximale n et une valeur minimale n in Max Min Aux points de transition I, II et III des divers paliers, la vitesse de rotation passe brusquement d'une valeur extrême à l'autre, c'est- à-direden. aàn,den. aàn et den. à I min I max Il min Il max III min nIII maxou inversement, de sorte qu'un profil en dents de scie est obtenu sur l'ensemble de la plage 0 à III de la vitesse v. Dans cet exemple de réalisation particulier, la vitesse de rotation peut demeu- rer constante au-delà du point de discontinuité III, car l'influence de la pression dynamique est pratiquement supprimée quand la section de passage d'air est fermée; dans ce cas, l'air de fuite résiduel est débité à une vitesse de rotation constante de la soufflante. La figure lb représente la variation en gradins de la section A de passage d'air sur toute la plage 0 à III de la vitesse v, et au-delà. La section A de passage d'air demeure ainsi constante sur chacun des paliers 0 à I, I à II et Il à III, et présente une discon- tinuité aux points de transition I, II et III. La section de passage d'air présente ainsi les valeurs suivantes: A sur la plage de 0 à I, correspondant à une ouverture maximale; AI sur la plage de I à II, correspondant sensiblement à une demi-ouverture; et AII sur la plage de II à III, correspondant encore environ à 20 % de A0.' La section de passage d'air est fermée au-delà de la vitesse au point III, mais les manques d'étanchéité produisent un certain volume d'air de fuite qui, sur cette plage de vitesse maximale, est pratiquement constant, c'est-à-dire indépendant de la pression dynamique. La figure lc représente le débit d'air ih résultant dans l'habi- tacle de la voiture, sur toute la plage de vitesse de cette dernière. Comme le montre la parallèle à l'abscisse, le débit d'air demeure constant et égal à la valeur im sie Sur la première plage de vitesse de 0 à I par exemple, cela résulte de ce que pour une section de passage d'air A constante sur cette plage, la vitesse de rotation n de la soufflante diminue continûment entre une valeur maximale n o et une valeur minimale n I, mais en raison inverse de la croissance Imn de la pression dynamique. Lorsque le premier point de discontinuité I est atteint, par exemple à une vitesse de la voiture de 80 km/h, la section de passage d'air est brusquement réduite de A à AI, tandis que simultanément la vitesse de rotation de la soufflante croit de nouveau brusquement jusqu'à une valeur maximale nI. La vitesse v de la voiture augmentant, la vitesse de rotation n décroît de nouveau continûment, pour une section de passage d'air AI constante, jusqu'à une valeur minimale nII min au point de discontinuité II. La section de passage d'air est brusquement réduite en ce point de AI à AII et simultanément la vitesse de rotation de la souf- flante croit brusquement jusqu'à une valeur maximale nII ax La vitesse de la voiture v continuant à augmenter, la vitesse de rota- tion de la soufflante décroît de nouveau continûment jusqu'à une valeur minimale nIII min au point de discontinuité III. A ce dernier, la section de passage d'air est réduite brusquement de AII à AIII' c'est-à-dire entièrement fermée; il ne reste plus qu'une section de fuite. Simultanément, la vitesse de rotation de la soufflante augmente brusquement jusqu'à nIII max et peut ensuite demeurer cons- tante, même quand la vitesse de la voiture continue à augmenter, car le débit de fuite apparaissant est pratiquement constant. La condi- tion suivante de transition doit être satisfaite à tous les points de discontinuité I, II et III: le débit d'air à grande section de pas- sage et faible vitesse de rotation de la soufflante est égal au débit à faible section et grande vitesse de rotation de la soufflante; les différences des vitesses de rotation ou hauteurs des paliers aux points de discontinuité 1, II et III résultent de cette condition. La différence des discontinuités de vitesse de rotation nI Max - nI. au point I et n - nIIn au point II par rapport aux différences de section correspondantes A - AI et AI - AII résulte des fortes non-linéarités du volume d'air introduit. Le schéma synoptique de la figure 2 représente les principaux éléments pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Il est prévu une unité de commande électronique 1, qui reçoit du compteur de vitesse 2 des signaux proportionnels à la vitesse de la voiture. Un autre signal d'entrée de cette unité est constitué par la valeur de consigne du débit d'air, qu'un indexeur de consigne 3 permet de pré- sélecter à volonté. L'unité de commande électronique l est électriquement reliée aux actionneurs 4, 5 et 6, qui commandent les volets 7, 8 et 9 dispo- sés dans le conduit d'alimentation en air. Ces clapets font varier la section de passage d'air par palier. Les servomoteurs sont avan- tageusement réalisés sous forme de capsules à dépression, attaquées par des électrovannes à commutation par tout ou rien. L'unité de com- mande électronique 1 est en outre reliée à une commande électronique de soufflante, qui délivre ses signaux de sortie au moteur électri- que 11, qui entraîne la soufflante 12 pour la circulation de l'air dans le conduit d'alimentation. Des paramètres donnés, spécifiques de la voiture, sont mémorisés dans l'unité de commande électronique 1; il s'agit des vitesses de la voiture affectées aux divers points de discontinuité I, II et III, ainsi que des valeurs de la vitesse de rotation de la soufflante, affectées à ces vitesses de la voiture selon figure la. Lorsque ces vitesses sont atteintes, les volets 7, 8 et 9 sont ouverts ou fermés successivement, de façon à produire la variation en gradins de la section de passage d'air selon figure 2 495v16C lb. La régulation continue, selon une fonction déterminée, de la vitesse de rotation de la soufflante 12 ou de son moteur 11 est assurée par la commande électronique 10 de soufflante, qui reçoit également de l'unité de commande électronique 1 ses signaux d'entrée fonction de la vitesse de la voiture. La figure 3 représente la partie de l'installation d'aération ou de climatisation d'une voiture, qui comprend les organes de réglage, actionneurs et dispositifs de commande nécessaires pour la mise en oeuvre du procédé de commande selon l'invention. Le canal 13 d'ali- mentation en air comporte deux entrées d'air 14 et 15, qui débouchent par les conduits d'entrée d'air 16 et 17 dans le conduit d'alimenta- tion 13, dans lequel se trouve la soufflante avec son moteur 18 et sa roue 19. Dans le conduit d'entrée d'air 16 se trouve un volet 20, que la capsule à dépression 22, équipée d'une électrovanne non représentée., peut faire passer dans la position de fermeture, repré- sentée en trait plein, ou dans la position d'ouverture 20', représen- tée en tireté. Le second conduit d'entrée d'air 17 contient un volet 21, que la double capsule à dépression 23, équipée d'électrovannes non représentées, peut faire passer dans trois positions diffé- rentes 21, 21' et 21". Outre la position entièrement fermée et la position 21" entièrement ouverte, le volet 21 peut ainsi occuper aussi une position médiane 21'. Les électrovannes non représentées, qui com- mandent les capsules à dépression 22 et 23, sont reliées par des lignes électriques 24, 25 et 26 à l'unité de commande électronique 28, qu'une ligne électrique 26 relie, par l'intermédiaire de la commande électronique 29 de soufflante, au moteur électrique de la roue 19 de soufflante. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. - 8 Revendications 1. Procédé de commande du volume d'air pour l'aération ou la cli- matisation de l'habitacle d'une voiture, avec commande d'une part d'au moins deux volets disposés dans un conduit d'alimentation en air et actionnés par des capsules à dépression pour variation de la section de passage d'air, et d'autre part de la vitesse de rota- tion de la soufflante pour variation du débit d'air, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'en fonction de la vitesse v de la voiture, les volets (7, 8, 9) font varier la section A de passage d'air sur deux paliers au moins, o la vitesse de rotation n de la soufflante varie continûment, ladite vitesse n passant d'une valeur extrême à une autre lors des discontinuités de section de passage d'air, de sorte que la section A de passage d'air en fonction de la vitesse v présente une variation en gradins et la vitesse de rotation n de la soufflante en fonction de la vitesse v une variation en dents de scie. 2. Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que les volets (7, 8, 9) et le moteur électrique (11)de la soufflante (12) sont commandés par une unité de commande électronique (1), qui reçoit ses signaux d'entrée du compteur de vitesse (2) de la voiture d'une part et de l'indexeur de consigne (3) d'autre part. 3. Procédé selon une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la commande continue de la vitesse de rotation de la soufflante sur un palier est assurée par un dispositif (10) connu de commande électronique de soufflante, qui fait varier la tension appliquée au moteur électrique (11) de la soufflante (12). 4. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon une quel- conque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'unité de commande électronique (1) comporte un programme spécifique de la voiture, dans lequel des vitesses déterminées de cette dernière sont introduites pour fixer les discontinuités entre paliers. 5. Dispositif selon revendication 4, caractérisé en ce que des vitesses déterminées de la vitesse de rotation de la soufflante (12) sont affectées à des vitesses déterminées de la voiture et aux diverses discontinuités entre paliers.