Brevet FR2704330A1 — publié le 19941028

fi 2704330 Procédé et dispositif pour- réguler le débit d'un courant d'air - L'invention concerne un procédé pour réguler le débit d'un courant d'air au moyen d'un pulseur comprenant un moteur électrique et une turbine entraînée par le moteur et disposée dans le trajet du courant d'air, notamment dans les installa- tions de chauffage/ventilation, ou de climatisation, de véhicules automobiles. Le débit du courant d'air envoyé dans l'habitacle par une telle installation dépend bien entendu des caractéristiques et de la commande du pulseur, mais également d'autres paramètres, notamment de la pression dynamique à laquelle est soumise la turbine du pulseur, laquelle est influencée en particulier par la vitesse du véhicule. Par exemple, une accélération ou une décélération du véhicule entraîne, toutes zu choses égales par ailleurs, une augmentation ou une diminu- tion du débit d'air qui peut être préjudiciable au confort des occupants et/ou à l'efficacité de la climatisation, d'o l'utilité d'une régulation de débit. Une telle régulation exige la connaissance du débit réel, auquel on accède, dans les procédés connus, soit directement au moyen d'un débitmètre, soit indirectement par une mesure de pression. Mais ces mesures de débit et de pression sont difficiles à réaliser sur un véhicule. Le but de l'invention est de permettre la régulation du débit d'air sans mesure de débit ni de pression, en faisant appel à des grandeurs facilement accessibles. L'invention vise notamment un procédé du genre défini en introduction, et prévoit qu'on établit expérimentalement une loi Q = f(I,N) reliant ledit débit Q au courant I consommé par le moteur et à sa vitesse de rotation N, et que, pendant l'utilisation du pulseur, on mesure les grandeurs I et N, on en déduit le débit réel Q à l'aide de ladite loi, on compare celui-ci au débit souhaité et on utilise le résultat de la comparaison pour modifier si nécessaire l'alimentation du moteur. La Demanderesse a découvert que, pour un pulseur de caracté- ristiques déterminées, les trois grandeurs I, N et Q sont liées par une loi qui permet de déterminer le débit Q en fonction des deux autres grandeurs. Cette loi régit la variation simultanée de ces trois grandeurs sous l'effet d'une perturbation soit externe (variation de pression dynamique), soit interne (modification de l'alimentation du moteur). Le courant I peut facilement être mesuré par exemple au moyen d'une résistance montée en série avec le moteur, et la vitesse N par la fréquence de commutation dans un moteur à commutation électronique, ou grâce à une sonde telle qu'un capteur à effet Hall pour un moteur à courant continu. D'autres caractéristiques, complémentaires ou alternatives, de l'invention sont énoncées ci-après: - Pour établir ladite loi, on soumet la turbine à une pression dynamique variable et on mesure les valeurs corres- pondantes de I, N et Q. Cette étape peut être réalisée sur un banc aéraulique permettant commodément la mesure des débits. Il n'est pas nécessaire de mesurer la pression dynamique variable. - On choisit, pour un domaine de variation limité des grandeurs I, N et Q, une loi telle qu'à différentes valeurs de Q correspondent des courbes de variation de N en fonction de I représentées par des segments de droites mutuellement parallèles. - On détermine le débit réel par calcul à partir des valeurs mesurées de I et N. - On détermine le débit réel par référence à une table prédéfinie donnant la valeur de Q correspondant à chaque couple (I,N). - On agit sur la tension d'alimentation du moteur pour corriger le débit. Le procédé selon l'invention peut notamment servir à réguler le débit d'un courant d'air à envoyer par une installation de chauffage, de ventilation ou de climatisation dans l'habita- cle d'un véhicule. L'invention a également pour objet un dispositif pour réguler le débit d'un courant d'air par le procédé défini ci-dessus, comprenant un pulseur comportant un moteur électrique et une turbine entrainée par le moteur, des moyens pour évaluer le courant I consommé par le moteur et sa vitesse de rotation N, des moyens pour déterminer le débit Q correspondant à l'aide de ladite loi, des moyens pour sélectionner un débit souhaité Qd, des moyens pour comparer Q et Qd et en déduire un signal d'erreur, et des moyens de commande pour modifier si néces- saire l'alimentation du moteur en fonction du signal d'er- reur. Les caractéristiques et avantages de l'invention seront exposés plus en détail dans la description ci-après, en se référant aux dessins annexes, sur lesquels: - les figures 1 et 2 sont des faisceaux de courbes représen- tatifs de la loi Q = f(I,N) relatifs à deux pulseurs utilisa- bles dans des installations de chauffage ou de climatisation de véhicules automobiles; - la figure 3 est un schéma fonctionnel d'un dispositif selon l'invention. On a porté sur chacune des figures 1 et 2 un réseau de points expérimentaux obtenus sur banc aéraulique en faisant varier la tension d'alimentation du pulseur correspondant et la pression dynamique et en mesurant le courant I (en ampères), la vitesse de rotation N (en tours/minute) et le débit d'air Q (en litres/minute). Les coordonnées de chaque point correspondent aux valeurs de I et N mesurées, et la valeur correspondante de Q t inscrite à côté. On a également tracé, à partir de ces poiEti expérimentaux, des faisceaux de segments de droite-dont chacun reliêe ensiblement des points de coordonnées (I, N) auxquels est associée une même valeur is-de Q, cette valeur étant inscrite à côté du segment. -OQn constate ainsi que, pour des domaines de variation limités des grandeurs I, N et Q, la loi de variation peut être représentée approximativement par un faisceau de segments de droite parallèles entre eux correspondant à différentes valeurs de Q. Une telle représentation simplifie la détermi- nation, par calcul, de la valeur de débit correspondant à un couple (I, N) mesuré. Pour des domaines plus étendus de variations de I et de N, chaque courbe associée à une valeur de Q peut être représentée par une ligne brisée constituée par l'enchaînement de plusieurs des segments de droite mentionnés ci-dessus. Le dispositif représenté par le schéma de la figure 3 est destiné à la régulation du débit d'air dans une installation de chauffage ou de climatisation de l'habitacle d'un véhicule automobile. Ce dispositif comprend un pulseur 1 propre à participer à la production du débit d'air, grâce à une turbine entraînée par un moteur à courant continu, par exemple à commutation électronique. La tension d'alimentation U du moteur est fixée par un organe de commande 2. En fonction des conditions extérieures auxquelles est soumis le pulseur, et notamment de la pression dynamique, cette tension d'alimentation se traduit par des paramètres de fonctionne- ment, et notamment un courant consommé I et une vitesse de rotation N, variables. Les valeurs de I et N sont mesurées et envoyées à un organe de calcul 3 qui calcule le débit d'air Q au moyen de la loi de variation Q = f(I, N). Un comparateur 4 compare cette valeur calculée au débit souhaité Qd, qui peut être sélectionné manuellement à l'aide d'un bouton rotatif ou d'un curseur sur le tableau de bord du véhicule, ou bien automatiquement par un programme préétabli régissant le fonctionnement de l'installation de climatisation. Le comparateur 4 produit un signal d'erreur e qui est appliqué à l'organe de commande 2 pour corriger si nécessaire la tension d'alimentation U. Le calculateur 3 peut être remplacé par des moyens de compulsation de tables préétablies qui associent à chaque couple (I, N) la valeur correspondante de Q. Les éléments 1, 2 et 4 peuvent être les mêmes que dans les dispositifs connus de régulation de débit. Revendications 1. Procédé pour réguler le débit d'un courant d'air au moyen d'un pulseur (1) comprenant un moteur électrique et une turbine entraînée par le moteur et disposée dans le trajet du courant d'air, caractérisé en ce qu'on établit expérimentale- ment une loi Q = f(I,N) reliant ledit débit Q au courant I consommé par le moteur et à sa vitesse de rotation N, et que, pendant l'utilisation du pulseur, on mesure les grandeurs I et N, on en déduit le débit réel Q à l'aide de ladite loi, on compare celui-ci au débit souhaité et on utilise le résultat de la comparaison pour modifier si nécessaire l'alimentation du moteur. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour établir ladite loi, on soumet la turbine à une pression dynamique variable et on mesure les valeurs correspondantes de I, N et Q. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caracté- risé en ce qu'on choisit, pour un domaine de variation limité des grandeurs I, N et Q, une loi telle qu'à différentes valeurs de Q correspondent des courbes de variation de N en fonction de I représentées par des segments de droites mutuellement parallèles. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on détermine le débit réel par calcul à partir des valeurs mesurées de I et N. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caracté- risé en ce qu'on détermine le débit réel par référence à une table prédéfinie donnant la valeur de Q correspondant à chaque couple (I,N). 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on agit sur la tension d'alimentation (U) du moteur pour corriger le débit. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes pour réguler le débit d'un courant d'air à envoyer par une installation de chauffage, de ventilation ou de climatisation dans l'habitacle d'un véhicule. 8. Dispositif pour réguler le débit d'un courant d'air par le procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant un pulseur (1) comportant un moteur électrique et une turbine entraînée par le moteur, des moyens pour évaluer le courant I consommé par le moteur et sa vitesse de rotation N, des moyens (3) pour déterminer le débit Q correspondant à l'aide de ladite loi, des moyens pour sélectionner un débit souhaité Qd, des moyens (4) pour comparer Q et Qd et en déduire un signal d'erreur, et des moyens de commande (2) pour modifier si nécessaire l'alimentation du moteur en fonction du signal d'erreur (s).