Brevet FR2788021A1 — publié le 20000707

Dispositif de chauffaqe et/ou climatisation de véhicule automobile avec Dré-conditionnement de l'habitacle L'invention se rapporte aux dispositifs de chauffage et/ou climatisation de l'habitacle des véhicules automobiles. Elle concerne plus particulièrement un dispositif du type comprenant un boîtier d'entrée d'air logeant un pulseur alimenté électriquement, un boîtier de traitement d'air relié au boîtier d'entrée d'air et logeant au moins un échangeur de chaleur, ainsi que des conduits de distribution d'air alimentés par le boîtier de traitement d'air. Dans les dispositifs connus de ce type, le boîtier d'entrée d'air est alimenté soit par un flux d'air extérieur prélevé hors de l'habitacle, soit par un flux d'air recirculé prélevé à l'intérieur de l'habitacle, soit par un mélange des deux flux. Ce flux d'air est aspiré par le pulseur et envoyé dans le boîtier de traitement d'air o il traverse un ou plusieurs échangeurs de chaleur pour être refroidi et/ou réchauffé avant d'être distribué dans l'habitacle par les conduits de distribution d'air, lesquels alimentent des sorties d'air. Ces dernières comprennent habituellement des bouches de dégivrage/désembuage placées sur la planche de bord, en particulier pour assurer le dégivrage/désembuage du pare- brise, des bouches d'aération placées sur la planche de bord et des bouches de chauffage dirigées vers les pieds des occupants du véhicule. Lorsqu'un véhicule reste en stationnement par temps enso- leillé, l'air contenu dans l'habitacle s'échauffe rapidement et peut atteindre une température élevée, typiquement de 40 à 60 C, très supérieure à la température extérieure. Pour éviter cet inconvénient et permettre au conducteur, lorsqu'il regagne son véhicule, de retrouver un habitacle à une température acceptable, il est connu d'assurer ce que l'on appelle un "pré-conditionnement" de l'habitacle. Il est connu pour cela de stocker une énergie froide qui libère suffisamment de froid (frigories) au démarrage afin d'abaisser l'enthalpie globale de l'habitacle au démarrage et permettre à la climatisation de démarrer dans de meilleures conditions. Toutefois, cette solution possède trois inconvénients majeurs. Tout d'abord elle nécessite un temps minimal de régénération des frigories stockées, si bien que le disposi- tif de pré-conditionnement n'est pas disponible en permanen- ce. En plus, les moyens de stockage d'énergie sont souvent encombrants. Enfin, cette solution nécessite des moyens couteux et complexes. Une autre solution connue consiste à faire fonctionner le dispositif en mode ventilation grâce au pulseur qui est alimenté électriquement. Il est possible de faire fonctionner ce pulseur à partir de la batterie du véhicule, mais comme le moteur du véhicule doit être impérativement à l'arrêt, ceci provoque une décharge rapide de la batterie. Une autre solution développée récemment consiste à alimenter alors le pulseur à partir de cellules photo-voltaïques placées sur le toit du véhicule pour alimenter le pulseur électrique et le mettre en fonctionnement chaque fois que l'écart entre la température intérieure du véhicule et la température extérieure excède un seuil donné. Comparée à la solution précédente, cette solution présente les avantages d'une disponibilité permanente, de la non- sollicitation de la batterie et d'un encombrement faible ou réduit. Toutefois, le coût d'une telle installation reste assez élevé étant donné que, pour assurer une ventilation suffisante de l'habitacle, il est nécessaire d'alimenter le pulseur avec une tension d'au moins 8 volts, ce qui nécessite alors l'utilisation d'un grand nombre de cellules photo-voltaïques. Dans cette solution connue, une tension plus faible, par exemple de 3 volts, s'avère insuffisante pour actionner le pulseur et permettre au flux d'air d'être réparti dans l'habitacle au travers des sorties d'air, et cela compte tenu des pertes de charge que ce flux d'air subit dans sa traver- sée du dispositif. L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvé- nients précités. Elle vise en particulier à procurer un dispositif de chauf- fage et/ou climatisation de l'habitacle d'un véhicule, comportant des moyens de pré-conditionnement de l'habitacle qui peuvent fonctionner de façon efficace avec une source d'énergie électrique de faible tension, typiquement de l'ordre de 3 volts. C'est encore un but de l'invention de procurer un tel dispositif qui peut fonctionner de façon automatique à partir de cellules photo-voltaïques placées sur le véhicule. C'est encore un but de l'invention de procurer un tel dispositif dont les moyens de pré-conditionnement sont peu encombrants et de faible coût. L'invention propose à cet effet un dispositif de chauffage et/ou climatisation de l'habitacle d'un véhicule automobile, du type défini en introduction, lequel comprend un conduit de dérivation qui est relié en amont du boîtier de traitement d'air et qui débouche dans l'habitacle au travers d'une sortie d'air additionnelle, et dans lequel le dispositif est propre à fonctionner dans un mode dit de pré-conditionnement d'air dans lequel un flux d'air extérieur et/ou un flux d'air recirculé est prélevé à l'extérieur et/ou à l'intérieur de l'habitacle et est ensuite pulsé dans l'habitacle. Ainsi, le pré-conditionnement de l'habitacle est assuré, conformément à l'invention, en prélevant un flux d'air à l'extérieur et/ou à l'intérieur de l'habitacle et en le forçant par le pulseur, alimenté électriquement, de manière qu'il soit évacué dans l'habitacle, via le conduit de dérivation et la sortie d'air additionnelle. De ce fait, le flux d'air pulsé dans l'habitacle ne traverse ni le boîtier de traitement d'air, ni les conduits de distribution reliés aux sorties d'air habituelles, et ne subit donc pas de perte de charge élevée. Dans une première forme de réalisation, le conduit de dériva- tion est relié au boîtier d'entrée d'air et débouche dans l'habitacle au travers de la sortie d'air additionnelle. Dans une deuxième forme de réalisation, le conduit de dériva- tion est relié en aval du boîtier d'entrée d'air et débouche dans l'habitacle au travers de la sortie d'air additionnelle. Dans une troisième forme de réalisation, le boîtier de traitement d'air comporte un évaporateur et un radiateur, et le conduit de dérivation est relié en aval de l'évaporateur et débouche dans l'habitacle au travers de la sortie d'air additionnelle. Avantageusement, la sortie d'air additionnelle débouche dans un conduit de distribution d'air. Selon une autre caractéristique de l'invention, le conduit de dérivation loge un volet de réglage qui est propre à être placé dans une position d'ouverture lorsque le dispositif fonctionne en mode de pré-conditionnement d'air. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la sortie d'air additionnelle débouche dans un conduit de dégi- vrage qui est relié au boîtier de traitement d'air et qui alimente au moins une bouche de dégivrage. En pareil cas, il est avantageux que la sortie d'air addi- tionnelle débouche dans le conduit de dégivrage en aval d'un volet de réglage commandant la bouche de dégivrage. De préférence, la sortie d'air additionnelle est disposée à proximité d'une bouche de dégivrage. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comporte une sortie, dite de pré-conditionnement d'air, qui est formée dans une partie de raccordement s'étendant entre le boîtier d'entrée d'air et le boîtier de traitement d'air et qui est contrôlée par une trappe qui est propre à être ouverte lorsque le dispositif fonctionne en mode de pré- conditionnement d'air. En ce cas, le conduit de dérivation, dit conduit de prélève- ment d'air, comporte avantageusement une extrémité amont débouchant dans l'habitacle et une extrémité aval débouchant dans le boîtier d'entrée d'air, le pulseur prélevant un flux d'air recirculé de l'habitacle pour le pulser dans l'habita- cle par la sortie de pré-conditionnement d'air. De préférence, l'extrémité amont du conduit de prélèvement d'air débouche dans la planche de bord. Selon une autre caractéristique de l'invention, le conduit de prélèvement d'air comporte un volet. L'invention prévoit aussi que le dispositif comprend en outre au moins un extracteur d'air placé en un endroit choisi de l'habitacle et propre à être placé en position d'ouverture lorsque le dispositif fonctionne en mode de pré-conditionne- ment. Avantageusement, le pulseur d'air est propre à être alimenté par une source électrique indépendante dans le mode de pré- conditionnement. Dans une forme de réalisation avantageuse, la source électri- que indépendante comprend des cellules photo-voltaïques disposées en un endroit choisi du véhicule, en particulier sur le toit de celui-ci. De préférence, la source électrique indépendante délivre une tension continue de faible voltage, typiquement de l'ordre de 3 volts. Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un véhicule équipé d'un dispositif selon une première forme de réalisation de l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale du disposi- tif équipant le véhicule de la figure 1; - la figure 3 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un véhicule automobile équipé d'un dispositif selon une deuxième forme de réalisation de l'invention; - la figure 4 est une vue en coupe longitudinale du disposi- tif équipant le véhicule de la figure 3; et - la figure 5 est une vue en coupe analogue à la figure 4 dans une variante de réalisation. On se réfère d'abord à la figure 1 qui représente un véhicule automobile V équipé d'un dispositif 10 pour le chauffage et/ou la climatisation de l'habitacle H du véhicule. Le dispositif 10 (figure 2) comprend un boîtier d'entrée d'air 12 muni d'une entrée 14 pour de l'air extérieur AE prélevé hors de l'habitacle H et d'une entrée 16 pour de l'air recirculé AR prélevé dans l'habitacle H. Ces deux entrées d'air sont contrôlées par un volet 18 ce qui permet au boîtier 12 d'être alimenté sélectivement soit par de l'air extérieur AE, soit par de l'air recirculé AR, soit par un mélange des deux. Le boîtier 12 loge un pulseur 20 comprenant une turbine 22 susceptible d'être entraînée en rotation par un moteur électrique 24 et pulser ensuite le flux d'air dans un boîtier de traitement d'air 26, lequel est relié au boîtier 12 par un manchon de raccordement 28. Le boîtier 26 loge un évaporateur 30 relié à un circuit classique de climatisation et un radiateur de chauffage 32 dont l'accès est contrôlé par un volet de mixage 34 monté pivotant autour d'un axe 36. Ce volet permet de répartir le flux d'air qui a traversé l'évaporateur 30 entre une branche 38 de transmission d'air froid et une branche 40 de réchauf- fage d'air, lesquelles se rejoignent dans une zone de mixage 42. Lorsque le volet est dans la position "froid" représentée en trait plein, le flux d'air ne traverse pas l'échangeur de chaleur et parvient directement à la zone de mixage 42 sans être réchauffé. Lorsque le volet 34 est dans la position "chaud" représentée en trait interrompu, le flux d'air est obligé de traverser le radiateur de chauffage 12 pour parvenir à la zone de mixage 42. Le volet de mixage 34 peut aussi occuper des positions intermédiaires pour procurer un mélange du flux d'air froid et du flux d'air chaud en position réglée et produire un flux d'air à température ajustée dans la zone de mixage 42. Cette zone de mixage alimente un conduit de dégivrage 44 menant à au moins une bouche de dégivrage 46, un conduit d'aération 48 menant à au moins une bouche d'aération 50 et un conduit de chauffage 52, dit "chauffage-pieds", menant à au moins une bouche 54 orientée vers la partie inférieure de l'habitacle. Le dispositif de l'invention comprend en outre un conduit de dérivation 58 qui est relié au boîtier 10 en amont du boîtier de traitement d'air 26 et qui débouche dans l'habitacle par une sortie d'air additionnelle 56. Ce conduit de dérivation 58 peut être relié soit au boîtier d'entrée d'air 12, soit en aval du boîtier d'entrée d'air 12. Dans l'exemple illustré à la figure 2, la sortie d'air additionnelle 56 est pratiquement confondue avec la bouche de dégivrage 46. Elle peut, par exemple, être disposée sur la planche de bord du véhicule. Dans l'exemple illustré à la figure 2, une extrémité 60 du conduit de dérivation 58 débouche dans le manchon de raccor- dement 28, entre le boîtier d'entrée d'air 12 et le boîtier de traitement d'air 26. En outre, le conduit de dérivation 58 loge un volet de réglage 62 qui est propre à être placé dans une position d'ouverture ou de fermeture. Dans l'exemple illustré à la figure 2, le conduit de dériva- tion 58 débouche dans le conduit de dégivrage 44 en aval d'un volet de réglage 68 qui contrôle ce conduit. Le moteur électrique 24 du pulseur 20 peut être alimenté soit par la batterie 64 du véhicule soit par des cellules photo- voltaïques 66 disposées avantageusement sur le toit ou pavillon du véhicule pour convertir l'énergie du rayonnement solaire R en énergie électrique (figure 1). Le dispositif de la figure 2 peut fonctionner de manière habituelle en mode chauffage et/ou climatisation. En pareil cas, le moteur électrique 24 du pulseur est alimenté par la batterie 64 pour prélever soit de l'air extérieur AE, soit de l'air recirculé AR, soit un mélange des deux. Le flux d'air est ensuite envoyé au travers du boîtier de traitement d'air 26 pour y être refroidi et/ou réchauffé et être ensuite distribué dans l'habitacle par les bouches précitées, en fonction du confort aérothermique souhaité par le ou les occupants du véhicule. Dans ce mode de fonctionnement habituel, le volet 62 est en position de fermeture, de manière que l'air pulsé par le pulseur 22 ne puisse s'écouler par le conduit de dérivation 58. Le dispositif peut en outre fonctionner en mode pré-condi- tionnement. En pareil cas, le volet 62 est amené en position ouverte et le volet 68 est amené en position fermée de sorte que le flux d'air pulsé par le pulseur 22 puisse seulement circuler dans le conduit de dérivation 58 et gagner la sortie additionnelle 56. Dans ce mode de fonctionnement, le volet 18 du boîtier d'entrée d'air est réglé pour que ce boîtier soit alimenté par de l'air extérieur AE. Il en résulte que le pulseur aspire le flux d'air extérieur AE et l'envoie ensuite dans l'habitacle H, au travers du conduit de dérivation 58, sans passer par le boîtier 26. Le flux d'air circule ensuite dans l'habitacle comme représenté par la flèche F1 sur la figure 1. Il est à noter que le dispositif comprend en outre au moins un extracteur d'air 70 (figure 1) qui dans l'exemple est placé sur la plage arrière du véhicule. Dans le mode de pré-conditionnement, le pulseur d'air est alimenté par les cellules photo-voltaïques 66, ce qui évite toute décharge de la batterie. Etant donné que le flux d'air envoyé dans l'habitacle ne traverse pas le boîtier 26, il subit de très faibles pertes de charge, si bien qu'une tension électrique faible, typique- ment de l'ordre de 3 volts, est suffisante pour assurer le fonctionnement non seulement du moteur électrique du pulseur pour ce mode de fonctionnement particulier, mais aussi celui des volets. La mise en fonctionnement du pulseur, dans le mode de pré- conditionnement d'air, peut se faire de manière automatique, soit à partir de détecteurs de température lorsque l'écart entre la température intérieure du véhicule et la température extérieure excède un seuil donné, soit encore par une temporisation. Comme on peut le voir sur la figure 2, la sortie de dégivrage 46 et la sortie additionnelle 56 sont recouvertes par une grille commune 72, mais elles pourraient être séparées et recouvertes par des grilles différentes. Dans un autre exemple de réalisation, ce conduit de dériva- tion 58 est relié en aval de l'évaporateur. Dans ce mode de réalisation, il est possible d'associer le mode de pré- conditionnement de l'air à la climatisation en pulsant dans l'habitacle de l'air refroidi par l'évaporateur. On se réfère maintenant aux figures 3 et 4 pour décrire une seconde forme de réalisation de l'invention. Dans ce cas, le dispositif de la figure 4 comprend, comme dans la figure 2, un boîtier d'entrée d'air 12 logeant un pulseur 20 et un boîtier de traitement d'air 26 alimentant des sorties d'air. Dans le cas de la figure 4, le dispositif comprend une sortie additionnelle 74 formée dans le manchon de raccordement 28 qui s'étend entre le boîtier d'entrée d'air et le boîtier de traitement d'air. Cette sortie 74 est contrôlée par une trappe 76 qui est fermée lorsque le dispositif fonctionne en mode normal, et qui est ouverte lorsque le dispositif fonctionne en mode de pré-conditionnement. Le dispositif comprend en outre un conduit de prélèvement d'air 78 qui comporte une extrémité amont 80 débouchant dans le conduit de dégivrage 44, qui lui-même débouche dans l'habitacle H, ainsi qu'une extrémité aval 82 qui débouche dans le boîtier d'entrée d'air 12. Le conduit 78 est contrôlé par un volet 84 qui peut être amené en position ouverte ou fermée. Dans le mode de fonctionnement normal de l'installa- tion, la trappe 76 est fermée, de même que le volet 84. Il en résulte que le flux d'air admis dans le boitier d'entrée d'air 12 est obligé de traverser le boîtier de traitement d'air 26 avant d'être distribué dans l'habitacle. Dans ce mode normal, le volet 68 qui contrôle le conduit de dégivrage 44 peut être ouvert ou fermé, selon la configuration souhai- tée par le ou les occupants du véhicule. Pour fonctionner en mode de pré-conditionnement d'air, la trappe 76 ainsi que le volet 84 doivent être tous les deux en position d'ouverture, alors que le volet 68 contrôlant le conduit de dégivrage 44 doit être en position de fermeture. Il en résulte que le pulseur aspire à la fois un flux d'air extérieur AE et un flux d'air intérieur ou flux d'air recirculé AR provenant de l'habitacle. Ce dernier passe par le conduit 78 (flèche F2) pour se mélanger avec le flux d'air extérieur AE. Dans le cas de la figure 4, l'air est expulsé comme représenté par les flèches F3 au travers de la sortie additionnelle 74, sans traverser le boîtier de traitement d'air 26. Le flux d'air est ainsi expulsé vers la partie inférieure de l'habitacle. C'est la raison pour laquelle on préfère prévoir alors au moins un extracteur 86 prévu en partie inférieure de l'habitacle (figure 3). Bien entendu, il est possible de faire fonctionner le dispositif de la figure 4 en prélevant uniquement de l'air extérieur AE, à condition alors de placer le volet 84 en position de fermeture. Le dispositif de la figure 4 fonctionne de manière analogue à celui de la figure 2. En mode de pré-conditionnement, il permet en effet de prélever de l'air extérieur AE pour l'expulser ensuite dans l'habitacle sans traverser le boîtier de traitement d'air 26. Ainsi, dans l'un ou l'autre cas, la poche d'air chaud contenue dans l'habitacle se trouve évacuée par les extracteurs, soit les extracteurs 70 dans le cas de la figure 1, soit les extracteurs 86 dans le cas de la figure 3. Dans la variante de réalisation de la figure 5, la sortie 80 du conduit 78 se trouve située adjacente à la bouche de dégivrage 46, et ces dernières sont recouvertes par une grille commune 86, ou en variante par des grilles distinctes. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites précédemment à titre d'exemples, et s'étend à d'autres variantes. En particulier, la configura- tion et l'emplacement de la sortie additionnelle servant dans le mode de pré-conditionnement d'air sont susceptibles de nombreuses variantes. Revendications 1. Dispositif de chauffage et/ou climatisation de l'habitacle d'un véhicule automobile, comprenant un boîtier d'entrée d'air (12) logeant un pulseur (20) alimenté électriquement, un boîtier de traitement d'air (26) relié au boîtier d'entrée d'air (12) et logeant au moins un échangeur de chaleur (30, 32), ainsi que des conduits de distribution d'air (44, 48, 52) alimentés par le boîtier de traitement d'air (26), caractérisé en ce qu'il comprend un conduit de dérivation (58, 78) qui est relié en amont du boîtier de traitement d'air (26) et qui débouche dans l'habitacle (H) au travers d'une sortie d'air additionnelle (56), et en ce que le dispositif est propre à fonctionner dans un mode dit de pré- conditionnement d'air dans lequel un flux d'air extérieur (AE) et/ou un flux d'air recirculé (AR) est prélevé à l'extérieur et/ou à l'intérieur de l'habitacle (H) et est ensuite pulsé dans l'habitacle (H). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit de dérivation (58, 78) est relié au boîtier d'entrée d'air (12) et débouche dans l'habitacle (H) au travers de la sortie d'air additionnelle (56). 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit de dérivation (58, 78) est relié en aval du boîtier d'entrée d'air (12) et débouche dans l'habitacle (H) au travers de la sortie d'air additionnelle (56). 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier de traitement d'air (26) comporte un évapora- teur (30) et un radiateur (32) et en ce que le conduit de dérivation (58, 78) est relié en aval de l'évaporateur (30) et débouche dans l'habitacle (H) au travers de la sortie d'air additionnelle (56). 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la sortie d'air additionnelle (56) débouche dans un conduit de distribution d'air (44, 48, 52). 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit de dérivation (58) loge un volet de réglage (62) qui est propre à être placé dans une position d'ouver- ture lorsque le dispositif fonctionne en mode de pré-condi- tionnement d'air. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 6, caractérisé en ce que la sortie d'air additionnelle (56) dé- bouche dans un conduit de dégivrage (44) qui est relié au boîtier de traitement d'air (26) et qui alimente au moins une bouche de dégivrage (46). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la sortie d'air additionnelle (56) débouche dans le conduit de dégivrage (44) en aval d'un volet de réglage (68) commandant la bouche de dégivrage (46). 9. Dispositif selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que la sortie d'air additionnelle (56) est disposée à proximité d'une bouche de dégivrage (46). 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte une sortie de pré-condition- nement d'air (74) qui est formée dans une partie de raccorde- ment (28) s'étendant entre le boîtier d'entrée d'air (12) et le boîtier de traitement d'air (26) et qui est contrôlée par une trappe (76) qui est propre à être ouverte lorsque le dispositif fonctionne en mode de pré-conditionnement. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le conduit de dérivation d'air (78), dit conduit de prélèvement d'air, comporte une extrémité amont (80) débou- chant dans l'habitacle (H) et une extrémité aval (82) débouchant dans le boîtier d'entrée d'air (12), le pulseur (20) prélevant un flux recirculé (AR) de l'habitacle (H) pour le pulser dans l'habitacle par la sortie de pré-conditionne- ment d'air (74). 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'extrémité amont (80) du conduit de prélèvement d'air (78) débouche dans la planche de bord (P). 13. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le conduit de prélèvement d'air (78) comporte un volet (84). 14. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un extracteur d'air (70; 86) placé en un endroit choisi de l'habitacle et propre à être placé en position d'ouverture lorsque le dispositif fonctionne en mode de pré-conditionne- ment. 15. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pulseur d'air (20) est propre à être alimenté par une source électrique indépendante (66) dans le mode de pré- conditionnement. 16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que la source électrique indépendante comprend des cellules photovoltaïques (66) disposées en un endroit choisi du véhicule (V), en particulier sur le toit de celui-ci. 17. Dispositif selon l'une des revendications 15 et 16, caractérisé en ce que la source électrique indépendante (66) délivre une tension continue de faible voltage, typiquement de l'ordre de 3 volts.