Brevet FR2507548A1 — publié le 19821217

Dispositif de commande d'appareils de climatisation pour automobiles. La présente invention concerne des perfectionnements apportés à un dispositif de commande d'appareils de climatisa- tion pour automobiles, comprenant plusieurs sorties d'alimen- tation d'air et conçu pour déterminer la répartition de l'air conditionné envoyé dans le compartiment d'un véhicule par l'intermédiaire des sorties d'alimentation d'air. Il est bien connu dans ce domaine de la technique de modifier la répartition de l'air soufflé dans les parties supérieure et inférieure du compartiment d'un véhicule Par exemple, la demande de brevet japonais publiée N O 55-47914 décrit un système dans lequel, selon la température de l'air envoyé dans le compartiment ou habitacle d'un véhicule, de l'air refroidi est soufflé concentriquement dans la partie supérieure du compartiment et de l'air chauffé est soufflé concentriquement dans la partie inférieure du compartiment. Des systèmes similaires sont également décrits dans le modèle d'utilité japonais N O 54-12819, etc Dans ces systèmes connus, de l'air chauffé est donc soufflé concentriquement dans la partie inférieure du compartiment du véhicule, pendant l'hiver. Cependant, ces systèmes présentent l'inconvénient que si un occupant est exposé à la chaleur provenant des rayons solaires venant frapper le compartiment du véhicule alors que le dispo- sitif fonctionne sur le mode de chauffage, c'est principale- ment la partie supérieure de l'occupant qui est exposée à la chaleur des rayons solaires, ce qui fait qu'il arrive que l'occupant a une sensation de chaleur excessive dans la partie supérieure de son corps alors que l'air envoyé par l'appareil de climatisation ne parvient pas en pratique à atteindre la partie supérieure du corps, et ne parvient donc pas à diminuer la sensation de chauffage excessif, créant ainsi une sensation désagréable à l'occupant. Sous ce rapport, on connaît des systèmes de conditionne- ment d'air du type dans lequel est incorporée une unité de réglage automatique de la température pour corriger la température de l'air d'alimentation en fonction de l'intensité des radiations solaires ou de l'insolation (modèle d'utilité japonais N O 49-6021, etc), la température de l'air d'alimen- tation étant réduite par cette correction en fonction du degré d'insolation, le résultat étant que lorsque l'appareil fonc- tionne sur le mode de chauffage mentionné ci-dessus, la tem- pérature de l'air qui est envoyé vers la partie inférieure du corps de l'occupant diminue, ce qui donne à cet occupant une sensation de froid qui, couplée à la sensation de chaud qu'il ressent dans la partie supérieure de son corps,aggrave sa sensation générale. En ce qui concerne les systèmes de commande d'appareils de climatisation faisant l'objet des modèles d'utilité japonais n O 54-31468 et 54-31469, ceux-ci décrivent un procédé d'annu- lation ou de réduction de la correction de l'insolation quand le dispositif fonctionne sur le mode de chauffage en vue de surmonter les insuffisances mentionnées ci-dessus et dues à la correction de l'insolation. Mais ce procédé est également incapable d'améliorer la sensation dans la partie supérieure du corps de l'occupant. Pour surmonter les insuffisances de l'art antérieur qui viennent d'être indiquées, l'objet de la présente invention est de proposer un dispositif perfectionné de commande d'appa- reils de climatisation pour automobiles dans lequel, lorsque l'appareil de climatisation fonctionne sur le mode d'alimen- tation de chauffage et lorsqu'un niveau d'insolation dépassant un niveau prédéterminé est détecté, de l'air conditionné à basse température est automatiquement soufflé en direction de la partie supérieure du corps de l'occupant à partir d'une sortie de ventilation, ce qui améliore la sensation de l'oc- cupant. Un autre but de la présente invention est de procurer un dispositif perfectionné de commande d'appareils de climatisa- tion pour automobiles conçu pour que soient détectées automa- tiquement des conditions exigeant un chauffage poussé, et qu'après détection de ces conditions, la commande de condi- tionnement de l'air en vue d'améliorer la sensation de l'oc- cupant soit interrompue pour éviter les effets nocifs et indésirables ainsi provoqués et amorcer le chauffage poussé. Un appareil de climatisation selon la présente invention comprend un conduit d'air, une unité de chauffage pour chauf- fer l'air passant par le conduit d'air et un dispositif per- mettant de régler l'effet de chauffage de ce conduit, une unité de distribution d'air qui distribue l'air vers une sortie de ventilation et/ou vers une sortie de chauffage, et une dérivation d'air munie d'une soupape de dérivation d'air montée à l'intérieur et destinée à fournir de l'air à l'amont de l'unité de chauffage à la sortie de ventilation, ce grâce à quoi, quand la soupape de dérivation d'air montée dans la dérivation d'air est ouverte, l'air conditionné à basse tempé- rature est soufflé par la sortie de ventilation même si l'ap- pareil de conditionnement d'air fonctionne sur le mode de chauffage. Pour actionner la soupape d'air, il est prévu une unité de commande électrique comportant un dispositif d'entrée pour déterminer les conditions de la commande de la température à l'intérieur du compartiment de l'automobile et la quantité d'insolation pénétrant dans le compartiment de l'automobile, et qui fonctionne pour déterminer le réglage nécessaire de l'unité de chauffage, pour opérer une décision sur le fait de savoir si le réglage nécessaire se trouve dans une gamme prédéterminée exigeant un certain degré de chauffage et en outre sur le fait que la quantité d'insolation est à un niveau prédéterminé ou au- dessous de ce niveau, et ouvrir la soupape d'air lorsque la décision a été prise. De préférence, l'unité de commande électrique utilise un ordinateur numérique qui exécute de façon répétée un traite- ment prédéterminé selon une série de programmes de commande tels que représentés dans le mode de réalisation décrit ci- après Cependant, le dispositif de commande électrique peut avoir recours à deux circuits électriques indépendants et reliés électriquement l'un à l'autre en vue de déterminer le réglage nécessaire de l'unité de chauffage et pour décider des conditions qui suivent. L'invention sera maintenant expliquée plus en détail à l'aide d'un mode de réalisation non limitatif et avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels: la figure 1 représente l'ensemble d'un dispositif de commande d'appareils de climatisation pour automobiles selon un mode de réalisation de la présente invention, et la figure 2 est un tableau synoptique représentant les étapes de traitement du programme de commande destiné au micro-ordinateur représenté à la figure 1. A la figure 1, la référence numérique 1 désigne un conduit d'air utilisé pour faire passer l'air de refroidissement et l'air de chauffage utilisés dans une unité de conditionnement d'air pour automobile Le conduit d'air 1 comprend une entrée d'air externe la utilisée pour introduire l'air externe et une entrée d'air interne lb destinée à l'introduction de l'air interne au compartiment du véhicule, en vue de leur mise en circulation La référence numérique 2 désigne un volet de commutation d'air destiné à la commutation manuelle de l'in- troduction de l'air externe et de la circulation de l'air interne Le trait continu représente la position du volet de commutation 2 permettant l'introduction de l'air externe, alors que la ligne en tiretés représente la position du volet de commutation 2 permettant la circulation de l'air interne. La référence 3 désigne une soufflante électrique permettant d'aspirer l'air par l'entrée d'air externe la ou par l'entrée d'air interne lb en vue de l'envoyer dans un compartiment R du véhicule La référence 4 désigne un évaporateur disposé trans- versalement à la paroi interne du conduit d'air 1 et qui fonctionne en tant qu'unité de refroidissement de l'air aspiré par la soufflante électrique 3 et pour faire passer l'air par ce conduit. La référence numérique 9 désigne un compresseur permettant de comprimer et de mettre en circulation un agent de refroi- dissement Le compresseur 9 est accouplé à un moteur qui constitue le générateur de force motrice de l'automobile, par l'intermédiaire d'une courroie entraînée par sa force de rotation en vue de comprimer l'agent de refroidissement et de l'envoyer à un condenseur (non représenté) pour liquéfier l'agent de refroidissement pressurisé, pour transformer l'agent de refroidissement liquéfié en un liquide à basse pression et à basse température par l'intermédiaire d'une soupape d'expan- sion (non représentée), pour envoyer l'agent de refroidisse- ment à l'évaporateur 4 de manière qu'il absorbe la chaleur provenant de l'air traversant l'évaporateur 4 et qu'il trans- forme de ce fait l'agent de refroidissement en un gaz à basse pression et à basse température, puis pour mettre cet agent de refroidissement en circulation Le compresseur 9 comprend un embrayage électromagnétique destiné à l'accouplement avec le moteur Quand l'embrayage électromagnétique est excité, le compresseur 9 est accouplé au moteur, mais quand l'embrayage électromagnétique n'est pas excité, le compresseur est décon- necté du moteur. La référence numérique 6 désigne un noyau chauffant disposé à l'intérieur du conduit d'air 1 et fonctionnant en tant que dispositif de chauffage qui introduit l'eau de refroidissement provenant du moteur de manière que la chaleur de l'eau de refroidissement du moteur chauffe l'air passant par le conduit d'air 1 La référence numérique 7 désigne un volet mélangeur d'air qui règle la proportion entre la quantité d'air envoyée sur le côté du noyau chauffant 6 et qui doit être chauffée par ce dernier et la quantité d'air qui passe en dérivation du noyau chauffant 6, ces quantités formant les composants de l'air asséché et refroidi passant par l'évaporateur 4, le volet réglant de ce fait la température de l'air selon la proportion du mélange de l'air refroidi et de l'air chauffe de manière à envoyer dans le compartiment R de l'air correctement conditionné Le volet mélangeur d'air 7 et le noyau chauffant 6 constituent une unité de chauffage réglable L'ouverture du volet mélangeur d'air 7 est commandée automatiquement de manière à maintenir la température à l'intérieur du comparti- ment à un niveau désiré en fonction d'informations diverses telles que la température de l'air interne, la température de l'air externe, ou la température réglée, le signal de rétro- action de l'ouverture du volet, etc. La référence numérique 8 désigne un volet sélecteur de sortie prévu pour déterminer le mode selon lequel l'air est envoyé par le conduit d'air 1 dans le compartiment et qui permet de sélectionner au moins trois positions et d'effectuer la commutation entre une sortie de ventilation lc et une sortie d'alimentation de chaleur ld, comme représenté par les lignes en tiretés à la figure 1, ou bien d'obtenir le mode de fonctionnement sur deux niveaux tel qu'il est représenté par le trait continu La sortie de ventilation lc comprend une dérivation l A prévue pour shunter l'unité de chauffage 6, 7. Quand le volet de dérivation d'air frais 25 est ouvert, comme représenté par la ligne en tiretés à la figure 1, l'air frais qui n'est pas chauffé par l'unité chauffante est soufflé vers l'extérieur par la sortie de ventilation 1 c. La référence numérique 10 désigne un détecteur de la température du compartiment, qui détecte la température régnant dans le compartiment R en vue de fournir un signal Tr corres- pondant à la température du compartiment La référence numé- rique 11 désigne un détecteur d'ouverture qui détecte la position d'ouverture du volet mélangeur d'air 7 en vue de produire un signal d'ouverture Art et il renvoie le signal d'ouverture en vue de la commande de la température au moyen d'un potentiomètre dont les mouvements sont liés aux mouvements du volet mélangeur d'air 7 La référence numérique 12 désigne un détecteur de température d'air externe en vue de détecter la température de l'air à l'extérieur du compartiment et produire un signal de température de l'air externe La réfé- rence numérique 15 désigne une unité de réglage de la tempé- rature du compartiment, en vue de régler la température à l'intérieur du compartiment du véhicule selon une valeur désirée, un occupant pouvant manuellement fixer une valeur numérique correspondant à la température désirée dans le compartiment La référence numérique 13 désigne un détecteur de température d'eau qui détecte la température de l'eau de refroidissement du moteur au niveau de l'entrée d'eau sur le noyau chauffant 6 La référence numérique 14 désigne un détec- teur de température d'air sortant de l'évaporateur en vue de détecter la température de l'air au niveau de la sortie d'air de l'évaporateur 4 La référence numérique 20 désigne une unité de réglage de mode destinée à régler manuellement les divers modes de fonctionnement tels que le mode de chauffage, le mode de dégivrage, le mode de refroidissement, etc, et il produit les signaux de réglage de mode respectifs qui leur correspondent La référence numérique 16 désigne un convertis- seur A/N destiné à convertir un signal analogique en un signal numérique, et il convertit le signal de la température du compartiment Tr provenant du détecteur de température du compartiment 10, le -signal d'ouverture Ar provenant du détec- teur d'ouverture 11, le signal de la température de l'air externe Tam provenant du détecteur de température de l'air externe 12, le signal de température d'eau Tw provenant du détecteur de température d'eau 13, et le signal de la tempé- rature de l'air de sortie de l'évaporateur TE provenant du détecteur 14 de la température de l'air de sortie de l'évapo- rateur en des signaux numériques respectifs et de façon sé- quentielle. La référence numérique 17 désigne un micro-ordinateur comportant un processeur opérationnel constitué par une puce unique qui effectue le traitement des opérations en fonction d'un programme de commande pré-réglé du conditionnement de l'air Le micro-ordinateur 17 comporte un oscillateur à quartz 18 dont la fréquence est de plusieurs M Hz, qui lui est relié et auquel est envoyée une tension stabilisée provenant d'un circuit d'alimentation de puissance régulée (non représenté) qui engendre la tension stabilisée à partir de la tension d'alimentation provenant d'une batterie montée sur le véhicu- le Ainsi le micro-ordinateur 17 produit un signal de commande qui règle la vitesse de rotation de la soufflante électrique 3, un signal de commande qui met en marche et arrête le com- presseur 9, un signal de commande qui ajuste l'ouverture du volet mélangeur d'air 7, un signal de commande qui détermine la position du volet sélecteur de sortie 8 et un signal de commande qui détermine la position du volet de dérivation d'air frais 25 en fonction du traitement qu'il effectue. Le micro-ordinateur 17 est constitué par un circuit inté- gré à puce unique de grande capacité (IGC) qui comprend pour former sa partie principale une mémoire vive ou à lecture seule (ROM) stockant le programme de commande du conditionne- ment de l'air et qui comprend des étapes du traitement per- mettant de produire les signaux de commande mentionnés ci-dessus, une unité de traitement centrale (UTC) qui lit séquentiellement le programme de-commande du conditionnement de l'air à partir de la mémoire ROM en vue d'exécuter le traitement des opérations qui lui correspondent, une mémoire morte ou à accès libre (RAM) qui stocke temporairement les diverses données concernant le traitement des opérations de l'UTC et qui permet à l'UTC de lire les données, un générateur d'impulsions d'horloge qui engendre des impulsions d'horloge de référence destinées à être utilisées au cours des divers traitements mentionnés ci-dessus par l'oscillateur à quartz 18 et une section de circuit d'entrée/sortie (E/S) destinée à la commande de l'entrée et de la sortie des signaux respectifs. La référence numérique 19 désigne un dispositif de réglage d'ouverture destiné à régler l'ouverture du volet mélangeur d'air 7 Le dispositif de réglage d'ouverture 19 fonctionne en réponse au signal de commande d'ouverture produit par le traitement des opérations destinées à la commande de la tempé- rature par le micro-ordinateur 17 La référence numérique 5 désigne un circuit pilote qui commande la vitesse de rotation de la soufflante électrique 3 en réponse à un signal provenant du micro-ordinateur 17. La référence numérique 22 désigne un dispositif excitateur qui détermine la position du volet sélecteur de sortie 8 et qui commande la position du volet 8 en réponse au signal de commande provenant du micro-ordinateur 17 La référence numé- rique 24 désigne un dispositif excitateur qui détermine la position du volet de dérivation d'air frais 25 et qui commande l'ouverture et la fermeture du volet de dérivation d'air frais en réponse au signal de commande provenant du-micro-ordina- teur 17. Le fonctionnement du dispositif de l'invention dont la constitution est celle qui vient d'être décrite sera mainte- nant expliqué avec référence au tableau synoptique représenté à la figure 2 Ce tableau montre les opérations destinées au réglage des positions du volet sélecteur de sortie 8 et du volet de dérivation d'air frais 25 qui caractérisent la pré- sente invention En ce qui concerne les autres fonctions de commande, il est possible de se référer à des domaines techniques déjà connus. Quand le micro-ordinateur 17 fonctionne, il effectue le traitement des opérations en fonction du programme de commande du conditionnement de l'air représenté à la figure 2 pendant une période de temps qui est de plusieurs centaines de msec. Tout d'abord, une étape d'entrée de signaux 101 met en mémoire et stocke le signal de température du compartiment T r, le signal de la température externe Tam, le signal de la tempé- rature de l'air de sortie de l'évaporateur TE, le signal de la température de l'eau T, le signal d'ouverture du volet mélan- geur d'air Ar et le signal de quantité d'insolation Ts, qui sont convertis en des signaux numériques respectifs par le convertisseur A/N 16 et qui met également en mémoire le signal de réglage de la température du compartiment T set' Le traite- ment passe ensuite à l'étape de calcul 102 de la température T désirée pour l'air d'alimentation Au cours de l'étape AO 102, la température TAO désirée pour l'air d'alimentation est obtenue par l'équation suivante, en fonction des données qui ont été mises en mémoire et stockées au cours de l'étape 101: TAO = Kset x Tset Kr x Tr Kam x Tam S s (o Kset' Kr' Kam, K et C sont respectivement des constantes prédéterminées). L'étape 103 qui suit détermine la sortie d'alimentation qui convient en fonction de la valeur de la température TAO désirée pour l'air d'alimentation et obtenue par le calcul Si la valeur de TAO est de 251 C ou moins, c'est le mode de fonc- tionnement sur la ventilation qui est sélectionné, et l'étape 104 émet en sortie un signal pour ouvrir la sortie de venti- lation Le volet de dérivation d'air frais 25 est maintenu fermé pendant ce temps Si TAO est de 300 C, c'est le mode d'alimentation à deux niveaux qui est sélectionné, et l'étape émet en sortie un signal qui indique la position de sortie d'alimentation à deux niveaux Le volet de dérivation d'air frais 25 est également maintenu fermé pendant ce temps Mais si TAO est de 350 C ou plus, c'est le mode d'alimentation de chaleur qui est sélectionné, et l'étape 106 émet en sortie un signal qui actionne la sortie d'alimentation de chaleur Dans ce dernier cas, le traitement passe à l'étape 107. L'étape 107 décide si la valeur de TAO est de 500 C ou plus Si T est de 500 C ou plus, l'étape 107 passe à OUI pour AO maintenir le volet de dérivation d'air frais 25 à l'état fermé Si par contre TAO est inférieur à 500 C, l'étape 107 passe à NON et le traitement se poursuit par l'étape 108. L'étape 108 décide si la quantité d'insolation Ts n'est pas inférieure à une valeur prédéterminée Tss en fonction de la donnée de quantité d'insolation qui a été mise en mémoire et stockée au cours de l'étape de mise en mémoire de signaux 101. Si la quantité d'insolation T est inférieure à la valeur s prédéterminée Tssi l'étape 108 passe à NON de manière à main- tenir le volet de dérivation d'air frais 25 à l'état fermé Si par contre T n'est pas inférieur à T S, l'étape 108 passe à s s OUI et le traitement se poursuit par l'étape 109 L'étape 109 émet en sortie un signal qui ouvre le volet de dérivation d'air frais 25, ce qui permet à de l'air frais qui est passé en dérivation de la chambre mélangeuse d'air d'être soufflé en sortie par la sortie de ventilation lc en dépit du fait que l'alimentation en air est à ce moment sur le mode de fonction- nement de chauffage Ainsi, le dispositif selon la présente invention fonctionne de façon répétée pour exécuter le pro- gramme de commande, la position du volet mélangeur d'air 7 étant commandée de façon à maintenir la température Tr du compartiment du véhicule à la température Tset qui est pré- déterminée pour ce compartiment, en réponse aux variations des conditions de l'environnement et des performances de l'unité de refroidissement et de l'unité de chauffage De plus, il est possible d'effectuer une commande appropriée de l'alimentation d'air en commandant le volet d'alimentation d'air frais 25 en fonction de l'amplitude du signal de détection provenant du détecteur d'insolation 21 et de la température T AO désirée pour l'air d'alimentation et obtenue par le calcul. il REVENDICATIONS 1 Dispositif de commande d'appareil de-climatisation pour automobile, caractérisé en ce qu'il comprend une unité de conditionnement d'air ( 21), une unité de chauffage ( 6, 7, 19) comportant des moyens pour chauffer l'air passant par ledit conduit d'air ( 1) et des moyens pour régler le degré de chauf- fage de l'air, une unité de distribution d'air ( 8) permettant d'effectuer une commutation sur plusieurs positions de sortie d'air dans un compartiment de ladite automobile, y compris une sortie de ventilation ( 1 c), et une dérivation d'air contenant une soupape à air ( 25) montée à l'intérieur pour envoyer de l'air de refroidissement à l'amont de ladite unité de chauf- fage vers ladite sortie de ventilation, une unité ( 15) die réglage de la température du compartiment destinée à régler la température désirée à l'intérieur du compartiment, des unités de détection ( 10, 21) pour détecter respectivement la tempéra- ture dans le compartiment et la quantité d'insolation péné- trant dans ce compartiment, une unité de traitement ( 17) répondant aux signaux de sortie provenant de ladite unité ( 15) de réglage de la température du compartiment et desdites unités de détection ( 10, 21) pour déterminer la température désirée pour l'air envoyé dans ledit compartiment et opérer une décision sur la relation en amplitude entre la température désirée pour l'air d'alimentation et une première valeur pré- réglée, et celle entre la quantité d'insolation-détectée et une seconde valeur pré-réglée, et des moyens d'activation ( 22, 24) pour activer ladite unité de distribution d'air ( 8) et ladite soupape à air disposée à l'intérieur de ladite dériva- tion d'air en réponse à des signaux de sortie provenant de l'unité de traitement (i 7), ce qui permet de maintenir la température à l'intérieur du compartiment à la valeur désirée et de commander l'alimentation en air frais passant par ladite dérivation d'air en réponse à la quantité d'insolation. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites sorties d'air de l'unité distributrice d'air ( 8) de l'unité de conditionnement d'air comprennent une sortie de chauffage, et en ce que ladite unité de distribution d'air comprend un volet qui est amené sur trois positions pour ouvrir l'une ou l'autre, ou les deux ouvertures de ventilation (lc) et l'ouverture de chauffage (ld). 3 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de réglage de la quantité de chauffage d'air de ladite unité de conditionnement d'air comprennent un volet mélangeur d'air ( 7) destiné à réguler la proportion entre la quantité d'air passant par la section de chauffage ( 6) de l'unité de chauffage et la quantité d'air passant en dérivation de ladite section de chauffage, et des moyens pour régler l'ouverture dudit volet mélangeur d'air en réponse à un signal de sortie provenant de l'unité de traitement. 4 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de conditionnement d'air comprend en outre une soufflante électrique disposée à l'intérieur du conduit d'air ( 1) et une unité pilote ( 5) qui commande la vitesse de rota- tion d'une soufflante électrique ( 3) en réponse à un signal de sortie provenant de l'unité de traitement.