ES2276504T3 - Una disposicion de climatizacion. - Google Patents

Abstract

UNA INSTALACION DE CONTROL DEL CLIMA, EN LA QUE SE ADAPTA UN SISTEMA AUTOMATICO EXISTENTE DE CONTROL DEL CLIMA, MEDIANTE UN COCIENTE INDICADOR (TAO). UN CONTROLADOR REGULA LA DISTRIBUCION DE LOS CONDUCTOS DE AIRE, DE MANERA QUE PUEDEN PRESENTARSE PROPORCIONES DIFERENCIALES DE FLUJO DE AIRE A SALIDAS FIJAS DE LOS CONDUCTOS DE AIRE, CON NIVELES RESPECTIVOS DE ALTURA HL, FL RELATIVOS A UN OCUPANTE DE UN AUTOMOVIL. SIENDO DETERMINADO EL COCIENTE INDICADOR (TAO) MEDIANTE LA ADECUADA COMPARACION DE LA TEMPERATURA OBJETIVO, LA TEMPERATURA REAL Y LA TEMPERATURA AMBIENTE, Y ES UTILIZADA POR EL CONTROLADOR PARA UNA DISTRIBUCION CONSTANTE DE FLUJO DE AIRE PREFERIDO POR EL OCUPANTE, ENTRE ESTADOS NORMALES Y ESTADOS AMBIENTALES MAS EXTREMOS. ASI, LAS PREFERENCIAS DEL OCUPANTE PARA LA DISTRIBUCION DEL FLUJO DE AIRE EN ESTADOS AMBIENTALES NORMALES TIPO PRIMAVERA U OTOÑO, SE ADAPTAN PARA ESTADOS MAS EXTREMOS DE INVIERNO Y VERANO, SIN VARIACION ITERATIVA Y CONSTANTE POR PARTE DE ESE OCUPANTE.

Description

Una disposición de climatización.

El presente invento se refiere a una disposición de climatización para un vehículo de motor y, más particularmente, a una disposición de esta clase utilizada con una combinación de bocas de aireación con proyección a múltiples niveles y al control de una disposición de esta clase con mando manual predominante de la disposición.

Típicamente, en el interior de un vehículo de motor se prevé un sistema de ventilación gracias al cual pueden dirigirse flujos de aire hacia los ocupantes del vehículo. Estos flujos de aire pueden ser fríos o calientes, según lo requieran los ocupantes. En términos generales, es normal que tales sistemas de ventilación proporcionen flujos de aire a niveles o alturas respectivos, dirigidos hacia los ocupantes del vehículo. Tales sistemas se denominan de dos niveles y proporcionan flujos de aire respectivos hacia las zonas del torso y de los pies de los ocupantes.

La provisión de regulaciones automáticas del clima en el interior de un vehículo de motor se está convirtiendo en habitual. Así, los sistemas de acondicionamiento de aire calentarán o enfriarán el aire proyectado en el habitáculo del vehículo de motor con el fin de adaptar el clima en él reinante. Además, los sistemas de acondicionamiento de aire pueden actuar como deshumidificadores con el fin de evitar el empañamiento de las ventanillas, etc. Tales sistemas de climatización automáticos comparan la temperatura real en el habitáculo del vehículo con una temperatura deseada en el mismo en relación con la temperatura ambiente corriente en el entono del vehículo y otra información indicativa de las condiciones ambientales. Así, en la mayoría de los sistemas de climatización automáticos, cuando funcionan en modo automático, la distribución de los flujos de aire entre los niveles de proyección se hace variar de acuerdo con una relación de salidas de aire objetivo (TAO) predeterminada, que considera los parámetros antes mencionados.

El documento EP 0 521 756, que se considera como la técnica anterior más parecida, describe una disposición de climatización de esta clase.

Inherentemente, la mayoría de los usuarios, es decir, de los ocupantes del vehículo de motor, tienen preferencias individuales en cuanto a los respectivos caudales y distribuciones del aire, que no pueden satisfacerse mediante relaciones predeterminadas generalizadas identificadas por el fabricante del vehículo de motor. Así, el sistema de climatización automático incluirá un mando manual predominante para permitir que un ocupante del vehículo de motor seleccione sus preferencias individuales en cuanto a caudales y distribución del aire, de acuerdo con las condiciones y sus estimaciones en el momento.

Desafortunadamente, tal selección manual de la distribución y de los caudales de aire ofrece, típicamente, un simple nivel de proporciones fijo entre los niveles de las bocas de proyección de flujos de aire. Así, en un sistema de dos niveles se podrá dirigir, hacia los ocupantes de un vehículo de motor, una mezcla del flujo de aire fijada al 50/50 entre el nivel de las cabezas y el nivel de los pies. Tal reparto fijo es aceptable en condiciones medias, como las que predominan durante la primavera y el otoño. Sin embargo, en condiciones más extremas, como las predominantes en invierno o en verano, este reparto fijo puede ser inaceptable o, por lo menos, muy diferente del esperado por el ocupante. En tales circunstancias, en invierno se dirigirá hacia la cara un flujo de aire excesivo mientras que hacia los pies el flujo será demasiado pequeño; en verano, sin embargo, el flujo de aire hacia la cara será insuficiente para estar cómodo. Así, el ocupante de un vehículo de motor que no se encuentre cómodo, tenderá a cambiar constantemente los ajustes de la disposición de control de la temperatura con el fin de conseguir encontrar una condición confortable. Tal alteración repetida del sistema de climatización reducirá, típicamente, la eficacia global del sistema, al tiempo que creará condiciones que, potencialmente, hagan insegura la conducción y favorezcan la irritabilidad del ocupante del vehículo.

Un objeto del presente invento es proporcionar una disposición de climatización para uso en el interior de un vehículo de motor, dotada de un sistema automático de climatización con mando manual predominante. Así, la disposición puede adaptarse a las preferencias individuales de los ocupantes del vehículo de motor conservando, al mismo tiempo, su capacidad de adaptación para facilitar una respuesta flexible a tales preferencias, en términos de caudal y distribución del aire a partir del sistema de climatización.

De acuerdo con el presente invento, se proporciona una disposición de climatización para un vehículo de motor, cuya disposición comprende medios para hacerla funcionar manualmente y un controlador para los medios de distribución del aire y medios de conducto de aire, dispuestos para ofrecer flujos de aire a dos niveles de aireación, determinando el controlador un cociente indicador (TOA) dependiente de la temperatura objetivo, la temperatura ambiente y la temperatura corriente, comparadas de acuerdo con una relación predeterminada, utilizando el controlador, normalmente, el cociente indicador (TOA) para controlar de forma variable los medios de distribución del aire a fin de conseguir un clima deseado, estando acoplados los medios para funcionamiento manual al controlador para poder alterar su funcionamiento al ser activados a fin de asegurar que se proporciona una relación de flujos de aire sustancialmente fija para un valor respectivo del cociente indicador (TOA) entre los respectivos niveles de aireación a través de los medios de conducto de aire, con independencia del objetivo climático deseado.

Los medios de control también pueden comparar, considerando dicha relación predeterminada, la carga solar y/u otros factores para determinar el cociente indicador (TOA).

Típicamente, los medios de conducto de aire comprenderán una primera y una segunda bocas de aireación separadas a niveles de aireación respectivos, estando dispuesta dicha primera boca de aireación para proyectar flujos de aire hacia la cabeza y/o la parte superior del torso de un ocupante mientras que dicha segunda boca de aireación está dispuesta para proyectar aire hacia los pies de un ocupante.

La relación predeterminada puede adoptar la forma de un algoritmo según:

Cociente\ indicador\ (TAO) = Ks.Ts-Kr.Tr-Kam.Tam-Kso.Tso+C

en donde:

K = constante de corrección

C = factor de corrección

T = temperatura

s = ajuste deseado u objetivo

r = real o corriente

am = ambiental o exterior

so = carga solar

El cociente indicador (TAO) será, típicamente, alto (positivo) cuando se caliente del aire, mientras que será bajo (negativo) cuando la temperatura del aire sea fría, comparándose en ambos casos con la temperatura de entrada del aire, ya se tome del habitáculo o del exterior del vehículo o de ambos en forma combinada.

Se describirá ahora el presente invento, a modo de ejemplo solamente, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la Figura 1 es una representación gráfica de los valores de la relación de flujos de aire para una proyección a nivel alto de un sistema de aireación de dos niveles, en respuesta a un cociente indicador, y

la Figura 2 es un diagrama de proceso rudimentario que ilustra características específicas del método de control de una disposición de climatización.

Como se ha indicado en lo que antecede, un vehículo de motor puede incluir un sistema automático de climatización para determinar la temperatura, la humedad y la circulación del aire de ventilación, etc., en el habitáculo del vehículo. Tales sistemas automáticos de climatización incluyen, típicamente, un denominado valor objetivo de salida de aire (TAO), generado a partir de un algoritmo predeterminado. Este valor objetivo de salida de aire (TAO) de acuerdo con el presente invento, se define como un cociente indicador para la presente disposición de control. Normalmente, el valor objetivo de salida de aire (TAO) se define como sigue:

TAO = Ks.Ts-Kr.Tr-Kam.Tam-Kso.Tso+C,

en donde

Ks

= una constante correctiva para la temperatura establecida u objetivo, determinado por un ocupante de un {}\hskip0,23cm vehículo de motor,

Ts

= la temperatura deseada u objetivo del ocupante del vehículo de motor,

Kr

= constante de corrección para la temperatura real en el habitáculo del vehículo de motor,

Tr

= temperatura real en el habitáculo del vehículo,

Kam

= constante de corrección para la temperatura externa o ambiente en el entorno del vehículo de motor,

Tam

= temperatura ambiente o del aire exterior,

Kso

= factor de corrección para la carga solar soportada por el habitáculo del vehículo de motor,

Tso

= temperatura de carga solar, y

\newpage

C

= factor de corrección para el TAO en una instalación particular.

Como se ha indicado en lo que antecede, el TAO es el valor del cociente indicador resultante del anterior algoritmo y se predetermina para una instalación particular de la disposición de climatización. Así, la ecuación o algoritmo real utilizado puede ser afinada por un fabricante de vehículos de motor de acuerdo con las condiciones ambientes o de funcionamiento esperadas, es decir, dependiendo de que las condiciones climáticas sean templadas o tropicales.

En un sistema de climatización automático, el valor de TAO se utiliza para fijar y variar el caudal de aire, la proyección del flujo de aire, el grado de alteración de la temperatura del flujo de aire, el grado de deshumidificación del flujo de aire y otras condiciones funcionales incorporadas en el sistema de climatización. Sin embargo, como se ha indicado en lo que antecede, tales sistemas automáticos de control adolecen de la inherente diversidad de preferencias individuales de los ocupantes de un vehículo de motor en lo que respecta a la ventilación y la temperatura convenientes en el habitáculo de un vehículo de motor. Así, se proporciona un mando manual predominante sobre el control automático, para permitir que un ocupante determine su propio clima gracias al caudal y a la distribución del aire proporcionados a través de bocas de aireación situadas a diferentes niveles o alturas dentro del vehículo de motor. Los otros elementos funcionales de la disposición de climatización siguen siendo controlados, normal o generalmente, de forma automática. Típicamente, el mando predominante manual ofrecerá un reparto fijo del flujo de aire del 50/50 entre respectivas proyecciones de ventilación, hacia el nivel HL de la cabeza del ocupante y hacia el nivel de los pies, FL. Luego, el ocupante puede variar adicionalmente la distribución y la presentación del flujo de aire abriendo en forma selectiva, total o parcialmente, válvulas de mariposa para las bocas de salida de aire a fin de permitir que entre aire en el habitáculo.

Desafortunadamente, tal reparto del 50/50 entre el nivel HL de la cabeza y el nivel FL de los pies, puede ser aceptable en condiciones ambientales suaves, típicas de la primavera o del otoño, pero inaceptable en condiciones ambientales más extremas, típicas del invierno o del verano, aún cuando los ajustes del control manual puedan ser los mismos percibidos por el ocupante del vehículo.

De acuerdo con el presente invento, se utiliza una disposición de presentación de ventilación a múltiples niveles, manual, tal que se utilice el cociente indicador o valor de TAO del modo automático para proporcionar el caudal de aire entre cada nivel o altura de ventilación, de acuerdo con las condiciones predominantes. Así, el ocupante del vehículo de motor puede utilizar la instalación de selección manual predominante mientras la disposición de climatización adapta esa elección a los parámetros o condiciones estacionales corrientes. En tales circunstancias, se apreciará que:

1) en condiciones frías, por ejemplo en invierno, la mayor parte del flujo de aire podría ser dirigido al nivel FL de los pies, enviándose un caudal de aire de purga o disminuido radicalmente al nivel HL de la cabeza;

2) en condiciones moderadas, por ejemplo en primavera y en otoño, el flujo de aire satisfará lo elegido mediante el control manual predominante, es decir, un reparto de sustancialmente 50/50 entre el nivel HL de la cabeza y el nivel FL de los pies;

3) en condiciones de calor, por ejemplo, en verano, la mayoría del flujo de aire se dirigirá al nivel HL de la cabeza, mientras que sólo se dirigirá un flujo de aire limitado o de purga al nivel FL de los pies.

Si bien las bocas de los conductos de aire son consistentes con la configuración manual predominante típica, de un flujo de aire al 50/50, los medios de distribución de los conductos de aire, controlados por la disposición, pueden ajustarse para regular el caudal de aire a cada nivel respectivo, HL, FL, de acuerdo con los valores predominantes del cociente indicador TAO.

En la Figura 1 de los dibujos, la proporción M del flujo de aire dirigido a los respectivos niveles de aireación está dibujada en función del cociente indicador (TAO) proporcionado a partir de la relación predeterminada de la disposición de climatización. Así, puede verse que el cociente indicador TAO a niveles específicos regula la proporción del flujo de aire dirigido a cada nivel o altura de ventilación fija, HL, FL, en consecuencia.

Con un valor del cociente indicador (TAO) inferior a 22, el controlador de la disposición de climatización dirige sustancialmente todo el flujo de aire al nivel de los pies, mientras que a valores superiores a 42, sustancialmente todo el flujo de aire es dirigido a los conductos de ventilación del nivel HL de la cabeza. Se apreciará que la distribución del volumen de aire es una integral por debajo de la línea gráfica en lugar de un diferencial de esa línea gráfica.

Inherentemente, entre el nivel HL de la cabeza y el nivel FL de los pies, hay niveles L1, L2, L3 con relaciones intermedias, que proporcionan un flujo de aire a cada conducto de ventilación al nivel HL de la cabeza y al nivel FL de los pies. El número de niveles con relaciones intermedias puede hacerse variar de acuerdo con los requisitos de comportamiento y la sofisticación. Además, en vez de un sistema de dos niveles, se apreciará que, dentro de la disposición de climatización pueden preverse más niveles o alturas de aireación, para ofrecérselas a un ocupante, haciendo variar los valores de relación que proporcionan flujos de aire variables mediante el sistema de distribución de conductos de aire entre la multiplicidad de niveles de aireación.

El sistema de distribución por conductos de aire puede comprender una simple válvula de compuerta o de mariposa para distribuir el flujo de aire a partir de una fuente central de manera proporcional de acuerdo con el cociente indicador (TAO) determinado sobre la base descrita en lo que antecede. Estas válvulas de compuerta o de mariposa pueden orientarse mediante servomotores de realimentación controlados por un controlador en respuesta al cociente indicador TAO.

Se apreciará que, de acuerdo con el presente invento, un ocupante de un vehículo de motor puede seleccionar manualmente la distribución del aire, por ejemplo en un reparto fijo del flujo de aire al 50/50, pero la disposición de control adapta implícitamente ese mando manual predominante de acuerdo con una presentación más lógica del flujo de aire a los respectivos niveles HL, FL, más apropiada a las condiciones ambientales reinantes. Así, el ocupante del vehículo de motor continuará percibiendo una preferencia individual en la ventilación climatizada en el vehículo de motor, consistente en todo el margen de condiciones de temperatura ambiental inherentes durante un ciclo de vida anual de un vehículo. En tales circunstancias, el ocupante del vehículo no tendrá que regular radicalmente ni de manera repetida los ajustes del mando manual predominante para acomodar las variaciones diarias o estacionales en cuanto a su preferencia individual del clima dentro del vehículo. La menor necesidad de interferir manualmente o de cambiar constantemente la disposición de climatización, mejorará la concentración del conductor y puede favorecer un funcionamiento más eficaz de la disposición de climatización.

Típicamente, la relación para proporcionar el cociente indicador (TAO) para la disposición de climatización, será instalada por el fabricante de vehículos de motor al producir un vehículo. Así, dicho fabricante podrá determinar la relación o el algoritmo apropiado para el mercado al que se espera suministrar el vehículo. Sin embargo, los expertos en la técnica apreciarán que la relación puede ajustarse más adelante con el fin de acomodar variaciones en las exigencias de lo ocupantes o debido al envejecimiento de lo componentes incluidos en la disposición de climatización. Por ejemplo, el caudal de aire depende del ventilador proporcionado con la disposición de climatización y el rendimiento de este ventilador puede reducirse con el paso del tiempo. Además, cualesquiera medios de filtración utilizados en la disposición de climatización tenderán a obstruirse, produciendo una disminución similar del caudal de aire. Tales cambios de comportamiento de los componentes del sistema pueden acomodarse adaptando el algoritmo de relaciones predeterminado (véase lo que antecede) a medida que pasa el tiempo, para proporcionar el TAO, bien en forma absoluta o a contar desde el último cambio o regeneración del filtro.

La relación predeterminada utilizada por el controlador de la disposición de control para determinar el cociente indicador (TAO) puede incluir la consideración de una amplia gama de factores. Fundamentalmente, sin embargo, los parámetros principales para la determinación del cociente indicador TAO son la temperatura objetivo que exige el ocupante del vehículo, la temperatura que realmente reina en el habitáculo del vehículo y la temperatura del ambiente exterior. No obstante, como se indica en el algoritmo descrito en lo que antecede, en la relación pueden incorporarse otros factores tales como la carga solar, es decir, el efecto de la luz solar radiada sobre el habitáculo del vehículo, con el fin de ajustar y adaptar el cociente indicador TAO utilizado por el controlador para adaptar los medios de distribución de los conductos de aire para proporcionar flujos de aire a niveles respectivos, HL, FL, constituidos por respectivas bocas de salida de los conductos de aire.

Efectivamente, las bocas de salida de los conductos de aire en sus niveles de aireación respectivos, HL, FL, para el ocupante de un vehículo de motor, son fijas, Sin embargo, de acuerdo con la presente disposición de climatización, se adapta una proporción del flujo de aire dirigido a cada uno de estos niveles, HL, FL de aireación fijos, de acuerdo con las condiciones ambientes predominantes, es decir, dependiendo de la estación. En esencia, el ocupante del vehículo determina, para sus condiciones ambientales, medias o moderadas, tales como otoño o primavera, su flujo de aire y su régimen de distribución de aire preferidos, y el controlador adapta estas preferencias, merced a los medios de distribución de aire, a las condiciones más extremas predominantes en invierno o en verano o en otra época entre ambos, sin que el ocupante tenga que cambiar manualmente y de forma repetida la distribución ni el flujo de aire a fin de conseguir ese régimen preferido. Alternativamente, las preferencias podrían determinarse en las condiciones reinantes en invierno o en verano y adaptarlas a las condiciones de la primavera o del otoño.

Cuantos más niveles de relación de distribución intermedios, es decir, L1, L2, L3 (figura 1), se proporcionen, más sensible será la disposición de climatización. Así, se acomodarán más fácilmente las variaciones diarias de las condiciones ambientales comprendidas dentro de la variación más general entre las condiciones extremas de verano/invierno y las condiciones medias o normales de primavera/otoño. Mayor número de niveles de relaciones intermedias L1, L2, L3 proporcionarán una respuesta más discreta a cada condición ambiental predominante.

Los expertos en la técnica se familiarizarán completamente con el funcionamiento de las disposiciones de climatización automáticas basándose en la determinación de un cociente indicador (TOA). Sin embargo, en las disposiciones anteriores, el cociente (TOA) se utiliza para controlar la temperatura del habitáculo en lugar de, como en el presente invento, para alterar una preferencia manual. Así, en el presente invento, la mejor solución para conseguir una temperatura en el habitáculo haciendo variar la distribución del aire como parte de los elementos de la disposición de climatización para intentar conseguir una climatización deseada del habitáculo, es anulada cuando el ocupante hace uso del mando manual para conseguir el patrón preferido de flujos de aire. Sin embargo, esa preferencia es adaptada por el cociente indicador (TOA) para mantener la consistencia durante los cambios ambientales diarios y estacionales.

El régimen normal de la disposición de climatización es inhabilitado en lo que respecta a la distribución de los flujos de aire, pero el valor de TOA utilizado para determinar qué relación fija de distribución de flujos de aire es utilizado para una preferencia manual particular de patrón de flujos de aire en dos o más niveles de aireación, tales como HL, FL, de los conductos.

La Figura 2 de los dibujos representa un diagrama de proceso rudimentario del método de control para la presente disposición de climatización. El diagrama de proceso es relativamente sencillo. Así, inicialmente, en el paso 10 se determina si se ha elegido que el funcionamiento sea manual y, si el resultado es negativo, entonces se continúa con el control automático de la disposición de climatización. Si se selecciona el funcionamiento manual, entonces se determina el nivel de reparto en el paso 20.

Se apreciará que, normalmente, sólo existirá un nivel de reparto, típicamente de 50:50, como se ha descrito previamente. En tales circunstancias, lo más importante es que, en el paso 20 se combina el valor del cociente indicador (TOA) corriente con el funcionamiento manual a fin de proporcionar un nivel de relaciones de distribución de flujos de aire de 30, 40, 50, apropiado para esas condiciones. Este nivel de relaciones 30, 40, 50 es comunicado para controlar un módulo 60 de control de flujos de aire, que controla un mecanismo 70 de aletas de distribución de aire en una disposición 80 de conductos de aire. Esta disposición 80 de conductos distribuye flujos de aire en la relación determinada, 30, 40, 50, a los dos niveles o alturas HL, FL de aireación diferentes.

Se comprenderá que el módulo de control de flujos de aire incluye, normalmente, una característica de tiempo de espera que, en el paso 20, renueva periódicamente la determinación del nivel de relaciones de flujo de aire 30, 40, 50.

El método de funcionamiento antes expuesto se incorporará, normalmente, en el controlador de un sistema o disposición de climatización automático.

Claims (5)

1. Una disposición de climatización para un vehículo de motor, cuya disposición comprende medios de funcionamiento manual, un controlador para medios de distribución de aire y medios de conducto de aire dispuestos para ofrecer flujos de aire a dos niveles (HL, FL) de aireación, determinando el controlador un cociente indicador (TOA) dependiente de una temperatura objetivo (Ts), una temperatura ambiental (Tam) y una temperatura corriente (Tr) de acuerdo con una relación predeterminada, empleando el controlador el cociente indicador (TOA) para controlar en forma variable los medios de distribución de aire a fin de conseguir una climatización deseada, estando acoplados dichos medios de funcionamiento manual al controlador para alterar, al ser activados, el funcionamiento del controlador, caracterizándose la disposición porque se prevé una relación fija de flujos de aire para un valor respectivo del cociente indicador (TOA) entre los niveles de aireación respectivos (HL, FL) a través de los medios de conducto de aire, con independencia del objetivo climático deseado.

2. Una disposición como se reivindica en la reivindicación 1, en la que el cociente indicador (TOA) también depende de la carga solar (Tso).

3. Una disposición como se reivindica en la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en la que los medios de conducto de aire comprenden bocas separadas de salida de aire (HL, FL), estando dispuesta una primera boca de salida para proyectar un flujo de aire a un primer nivel de aireación mientras que una segunda boca de salida de aire está dispuesta para expulsar un flujo de aire en un segundo nivel de aireación.

4. Una disposición de climatización como se reivindica en la reivindicación 3, en la que el primer nivel de aireación está dirigido, en uso, hacia la cabeza o la parte superior del torso de un ocupante de un vehículo de motor, mientras que el segundo nivel de aireación está dirigido al nivel de los pies de un ocupante de un vehículo de motor.

5. Un vehículo de motor que incluye una disposición de climatización como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones precedentes.