FR2496017A1 - Procede et montage de regulation du volume d'air envoye dans l'habitacle d'un vehicule - Google Patents
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Abstract
PROCEDE ET MONTAGE DE REGULATION DU VOLUME D'AIR ENVOYE DANS L'HABITACLE D'UN VEHICULE, L'AIR PENETRANT PAR UNE PRISE EXTERIEURE A PRESSION DYNAMIQUE ET UN CONDUIT D'AIR, PUIS ETANT REFOULE DANS L'HABITACLE PAR UNE ROUE DE SOUFFLANTE ENTRAINEE PAR UN MOTEUR A COURANT CONTINU, DONT LE COURANT, FONCTION DU VOLUME DEBITE ET DE LA PRESSION DYNAMIQUE, EST COMMANDE PAR UN DISPOSITIF DE REGULATION ELECTRONIQUE DE FACON A REDUIRE LE VOLUME D'AIR QUAND LA PRESSION DYNAMIQUE AUGMENTE. LE COURANT ABSORBE PAR LE MOTEUR 8 COMMANDE UN ETRANGLEUR 9 DISPOSE DANS LE CONDUIT D'AIR 2 DE FACON A FAIRE VARIER LE VOLUME D'AIR EN FONCTION DU COURANT QUAND LA PRESSION DYNAMIQUE VARIE, JUSQU'A L'ANNULATION DE LA VARIATION DU VOLUME D'AIR ET PAR SUITE DE LA VARIATION DU COURANT DU MOTEUR. APPLICATION AU CONDITIONNEMENT D'AIR SUR LES VEHICULES AUTOMOBILES.
Description
La présente invention concerne un procédé de régulation du volume d'air
envoyé dans l'habitacle d'un véhicule, l'air pénétrant par une prise d'air extérieure à pression dynamique, non représentée, dans
la prise d'air d'un conduit d'air, puis étant refoule àlbj&e de diff-
seurs dans l'habitacle par une roue de soufflante entraînée par un moteur électrique, et de préférence un moteur à courant continu, et
le courant du moteur, fonction du volume d'air débité et de la pres-
sion dynamique, étant commandé par un dispositif de régulation élec-
tronique de façon à réduire le volume d'air quand la pression dynamique augmente. Un tel procédé est décrit dans la demande de brevet de la
République fédérale d'Allemagne publiée sous le n0 2 341 296.
Dans ce procédé connu et le montage correspondant, le moteur à courant continu d'entraînement de la soufflante est alimenté par un courant constant, afin que le volume d'air débité par la soufflante augmente moins vite avec la pression dynamique. Le volume d'air n'est ainsi commandé que par la tension du moteur, c'est-à-dire par la vitesse de rotation de la soufflante, à laquelle la pleine pression
dynamique est toujours appliquée. Ce procédé connu présente les incon-
vénients suivants: la tension du moteur peut s'annuler à une vitesse du véhicule relativement faible, quand la pression dynamique augmente, et le volume d'air augmente alors linéairement avec la vitesse du véhicule ou la vitesse d'incidence de l'air. Le domaine d'emploi d'une telle commande électronique de soufflante est ainsi fortement limité et ne convient pas pour certains véhicules actuels. Une tension aux bornes négative, entraînant une inversion du sens du courant, serait nécessaire pour assurer la fonction de cette commande de soufflante à des vitesses relativement faibles du véhicule, mais cette solution
présente des inconvénients pour le moteur de la sa.ft)Ite et Je mnnge.
L'invention vise à éviter les inconvénients du procédé connu et a pour objet un procédé du type mentionné en préambule, permettant une régulation simple et efficace du volume d'air à une valeur prédéterminée quand la pression dynamique varie, sans utilisation d'un capteur de vitesse du véhicule ou de la pression dynamique,le procédé étant en outre utilisable efficacement sur une plage de vitesse quelconque. L'invention vise en particulier
à mmtenirb volume d rim quea la pe,. dynamique varie.
Le problème est résolu selon l'invention, dans un procé-
dé du type mentionne en préambule, en ce que le courant absorbé par le moteur électrique est utilisé pour commander un étrangleur dispose d ans le conduit d'air, de façon que l'étrangleur fasse varier le volume d'air en fonction du courant du moteur quand la pression dynamique varie,jusqu'à
ce que la variation du volume d'air et par suite la varia-
tion du ceuxt db Dtaw c:_trul ca aMroximativement nulles.
L'invantion part ee Iobservation suivante: le courent absorLb par un moteur & courant continu entraînant une soufflante a palettes présentant une courbure vers l'avant croit avec la pression dynamique et le courant absorba par un moteur électrique quelconque entraînant une soufflante quelconque varie de façon aléatoire avec la pression dynamique. Selon la caractéristique essentielle de l'invention, ce courant du moteur ou sa variation est utilisé come signal pour la commande d'un étrangleur inséré dans le conduit d'air. Dans le cas d'une soufflante entrainée par un moteur à courant continu et munie de palettes a courbure vers l'avant par exemple, un accroissement du
courant du moteur, imputable & une augmentation de la pression dynami-
q-P, mooifie Le rg de l de i ça àa rà nd&e lapeon dffrniqie en amont de la soufflante et par suite le courant du moteur, de sorte qu'un volume d'air constant est obtenu sur toute la plage de vitesse, dans la mesure o la valeur de consigne du volume d'air n'a pas été modifiée. Ce procédé fonctionne donc sans un capteur, qui décèle la pression dynamique ou la vitesse du véhicule, puis la tra e sete
forme d'un signal au régulateur; on évite ainsi un composant supplé-
mentaire sensible aux dérangements, en obtenant néanmoins une régulation
efficace et fiable. L'étranglement du débit d'air dans le conduit & -
l'aide d'un étrangleur permet une régulation du débit d'air sur toute la plage de vitesse du véhicule, car la pression dynamique est réduite, même à une vitesse élevée du véhicule, de façon que le volume
d'air conserve sa valeur prédéterminée.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le signal de variation du courant est transmis par un dispositif de régulation à l'actionneur de l'étrangleur. Il en résulte une constitution simple
de la boucle de régulation complète.
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, la
tension du moteur est ajustable manuellement ou en fonction d'un pro-
gramme pour faire varier le volume d'air, sans modification du ré-
glage de l'étrangleur. Il est ainsi possible d'adapter en perma- nence le volume d'air dans l'habitacle aux exigences individuelles ou
aux conditions extérieures, sans perturber le procédé de régulation.
Selon une autreccaractéristique de l'invention,le dispositif de régulation comprend un pont, qui décèle la variation du courant du moteur à l'aide d'une résistance de mesure, puis la transmet à deux
amplificateurs opérationnels, commandant l'actionneur de l'étrangleur.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'actionneur est constitué par une capsule à dépression connue (servomoteur) et par deux électrovannes qui commandent ladite capsule et sont reliées par des transistors aux sorties des amplificateurs opérationnels. Le
montage électronique, c'est-à-dire le dispositif de régulation, conver-
tit le signal de variation du courant du moteur en un signal de sortie approprié, qui commande l'étrangleur et par suite le volume d'air dans
le conduit à l'aide d'un actionneur approprié.
Selon une autre caractéristique de l'invention, un indexeur de
consigne est inséré dans le circuit du moteur, sous forme de potentio-
mètre, pour prédéterminer la tension du moteur et par suite la vitesse
de rotation du moteur et le volume d'air débité. Cette valeur de con-
signe prédéterminée manuellement ou par un automatisme est appliquée au premier amplificateur opérationnel du dispositif de régulation, de sorte que la régulation du volume d'air peut toujours être adaptée à des valeurs de consigne différentes. Il convient de noter que la valeur de consigne ajustée peut ne pas demeurer constante, mais peut même représenter une fonction quelconque pouvant être appelée dans une
mémoire quelconque.
Il convient de noter que cette régulation du volume d'air ne se limite ni à un moteur à courant continu, ni à une roue de soufflante avec palettes à courbure vers l'avant. Il est essentiel que le courant du moteur de soufflante varie avec la pression dynamique. Cette variation du courant du moteur en fonction de la pression dynamique t496017
peut être une fonction quelconque, délivrant au dispositif de régula-
tion un signal discret pour une valeur déterminée de la vitesse du véhicule ou de la pression dynamique. Cette fonction peut être stockée dans le véhicule et la comparaison avec la valeur instantanée Dermet d'obtenir le signal approprié pour la commande de l'actionneur de l'étrangleur. Le procédé selon l'invention est avantageusement applicable aussi à la régulation du débit de fluides autres que l'air. C'est ainsi
que le débit d'eau peut être maintenu constant en fonction de l'inten-
sité absorbée par la moteur entraînant la pompe à eau.
Des variations de l'intensité de moteurs à courant alternatif peuvent enfin servir aussi de signaux d'entrée pour un dispositif de régulation, à condition de prévoir un montage à courant alternatif
approprié à l'application.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront
mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous et des
dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente les composants de la boucle de régulation du procédé selon l'invention; et la figure 2 représente le dispositif de régulation électronique pour
la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
La Dgure 1 iesan 1 'bitadLe 1 d'ml véliie automi%, clu 'in système
2 de ventilation, chauffage et climatisation alimente en air condi-
tionné. L'air pénètre par une prise d'air à pression dynamique, non représentée, dans la prise d'air 4 du conduit 3, puis est refoulé dans l'habitacle 1, à l'aide de diffuseurs 5, 6, par une roue de soufflante 7 entraînée par un moteur à courant continu 8. La roue de soufflante 7 est réalisée sous forme de soufflante radiale avec palettes à courbure vers l'avant, de la façon désormais usuelle pour les équipements de chauffage et de climatisation silencieux. Le conduit d'air 3 contient en outre un volet 9, articulé au centre et pivotant dans le conduit 3, autour de l'axe 10, de façon à faire varier continûment la section de passage d'air. Ce volet est actionné, à l'aide d'une tringlerie 12 appropriée, par un actionneur 11 dont le servomoteur 11' est réalisable sous forme d'une capsule à dépression connue, et dont la commande 11'
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est réalisable sous forme de deux électrovannes non représentées sur la figure 1. La commande su servomoteur 11 s'effectue par les deux
lignes 15 et 16 de signal électrique, reliées au dispositif de régu-
lation électronique 13 par les bornes K3 et K4. Le dispositif de régulation 13 est relié par les bornes K1 et K2 à une source de ten- sion 19, qui est généralement la batterie du véhicule. Le dispositif de régulation 13 est en outre relié par la borne K5 et la ligne 17 au moteur 8 de soufflante, et par la borne K7 à l'indexeur de consigne
14, tandis que la borne. K6 est reliée à la masse du véhicule.
La figure 2 représente le schéma du dispositif de régulation électronique 13 et son interconnexion avec les composants raccordés de l'ensemble du système de régulation. Le circuit 17, 18 du moteur
est relié par les bornes Ki, K5 et K7 au dispositif de régulation 13.
La batterie 19 du véhicule alimente le moteur 8 en courant, la vitesse de consigne souhaitée étant ajustée sur l'indexeur de consigne 14. Ce dernier est réalisable sous forme de potentiomètre, de sorte que le moteur 8 est parcouru par un courant différent selon la position du potentiomètre 14. Le signal de sortie en tension du potentiomètre 14,
apparaissant sur la borne d'entrée positive 8a du moteur 8, est con-
necté par la borne 17 et la résistance additionnelle R4 à l'entrée positive du premier amplificateur opérationnel OPI. D'autre part, la borne de sortie négative 8b du moteur 8 est reliée par la ligne 17 à la borne K5 du dispositif de régulation 13. L'alimentation de ce dernier s'effectue par la borne positive K1 et la borne négative K2 de la batterie 19, la borne négative K2 étant reliée à la masse du véhicule. L'entrée de l'équipement de régulation 13 est caractérisée par un pont constitué par les résistances R1, R2 et R1O, R11; une résistance de mesure de courant est insérée entre R10 et RU, et reliée d'une part à la borne K5 et d'autre part à la borne de masse K6. Le potentiel entre les résistances Ri et R10 est appliqué à l'entrée négative du premier amplificateur opérationnel OP1 et à celle du second amplificateur opérationnel OP2, tandis que les potentiels entre les résistances R2 et R11 du pont sont appliqués
respectivement aux entrées positives du premier et du second ampli-
ficateur opérationnel OP 1 et OP 2. Les sorties des deux amplifica-
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teurs opérationnels OPI et 0P2 peuvent être reliées respectivement aux bornes K3' et K4', qui peu-vent constituer la sortie du dispositif de régulation 13. Dans l'exemple de réalisation représenté, les sorties des deux amplificateurs opérationnels OPI et OP2 sont toutefois reliées directement chacune à la base d'un premier ou d'un second transistor Tl et T2. Les circuits collecteur de ces transistors Ti et T2 sont reliés par les bornes K3, R4 et des lignes de signal 15 et 16 correspondantes aux électrovannes M1 et 142, dont les sorties sont à
la masse. Outre ces composants essentiels, le dispositif de régula-
tion 13 comprend les diodes Dl,-D2 et D3, ainsi que les résistances R3, R5, R6, R7, R8 et R9 complétant le montage. Les électrovannes Ml et M2 sont intégrées avec l'actionneur représenté à la figure 1,
c'est-à-dire qu'elles forment sa commande 11' et commandent son mouve-
ment et par suite la position du volet 9 dans le conduit d'air 3.
Le fonctionnement du dispositif de régulation électronique 13 et du procédé de régulation du volume d'air selon l'invention est le
suivant dans l'exemple de réalisation décrit.
Lorsque la pression dynamique croît dans le conduit d'air 3 par suite d'une augmentation de la vitesse du véhicule, le courant
absorba par le moteur 8 augmente car un couple supplémentaire, c'est-à-
dire une sollicitation supérieure apparaît sur la roue 7 de la souf-
flante par suite de la caractéristique des palettes à courbure vers l'avant. Cette augmentation du courant dans le circuit du moteur 17, 18 produit aux bornes de la résistance de mesure R12 une chute de tension plus élevée, qui déséquilibre le pont RI, R2 et R10, Rll. Le signal ainsi produit est amplifié par l'amplificateur opérationnel OP2, puis transmis à la base du transistor T2, qui permet alors le passage du courant collecteur par la borne K4 jusqu'à l'électrovanne M2. Cette
dernière produit un positionnement du servomoteur 11' et de sa trin-
glerie 12, de façon que le volet 9 réduise de plus en plus la section de passage du conduit d'air 3. Cette réduction de section réduit la pression dynamique régnant en amont de la roue 7 de la soufflante et par suite le courant absorbé par le moteur 8, car la sollicitation de la soufflante 7 a diminué. Lorsque le courant du moteur atteint de
nouveau sa valeur précédente, c'est-à-dire quand la variation du cou-
rant s'est annulée, la tension appliquée à la base du transistor est insuffisante pour permettre le passage de son courant collecteur, de
sorte que l'électrovanne M2 revient aussi dans sa position précé-
dente et met fin au déplacement du volet 9. Lorsque la pression dyna-
mique continue à croître dans le conduit d'air 3, l'opération de régulation précédemment décrite se répète, le volet 9 diminuant de plus en plus la section de passage d'air. Lorsque par contre la pression dynamique diminue par suite d'un ralentissement du véhicule, le courant diminue aussi dans le circuit du moteur 17, 18. Il en résulte un signal modifié pour le premier amplificateur opérationnel OP1, dont le signal de sortie rend alors le transistor 'n conducteur, de sorte que le courant collecteur circulant par la borne K3 et la
ligne de signal iS actionne l'électrovanne Ml de façon que le servo-
moteur l1' ramène le volet 9. La section du conduit d'air 3 est ainsi augmentée et par suite aussI l'influence de la pression dynamique sur la soufflante 7, de sorte que le courant du moteur prend de nouveau une valeur supérieure. Le maintien d'un courant constant du moteur garantit ainsi un débit d'air constant. Ce procédé d'étranglement de la pression dynamique protège la soufflante contre une surcharge à pression dynamique élevée. Une régulation efficace et sûre est ainsi
obtenue dans le haut de la plage de vitesse.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du ii5erauprocédé et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exeaiples non limitatifs, sans
sortir du cadre de l'invention.
Claims (6)
1. Procédé de régulation du volume d'air envoyé dans l'habitacle d'un véhicule, l'air pénétrant par une prise extérieure à pression dynamique, non représentée, dans la prise d'air d'un conduit, puis étant refoulé à l'aide de diffuseurs dans l'habitacle par une roue de soufflante entraînée par un moteur électrique, et de préférence un moteur à courant continu, et le courant du moteur, fonction du volume d'air débité et de la pression dynamique, étant commandé par un dispositif de régulation électronique de façon à réduire le volume d'air quand la pression dynamique augmente, ledit procédé
étant caractérisé en ce que le courant absorbé par le moteur élec-
trique est utilisé pour commander un étrangleur (9) disposé dans le conduit d'air (2), de façon que l'étrangleur (9) fasse varier le volume d'air en fonction du courant du moteur quand la pression dynamique varie, jusqu'à ce que la -variation du volume d'air et par suite la variation du courant du moteur soient nulles ou
approximativement nulles.
2. Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que la
variation du courant absorbé par le moteur électrique (8) est appli-
quée au dispositif de régulation (13) sous forme d'un signal d'entrée, et le dispositif de régulation (13) délivre au moins un signal de sortie constituant le signal d'entrée d'un actionneur (11 de
l'étrangleur (9).
3. Procédé selon une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce
que la valeur de consigne du volume d'air est ajustable manuellement par variation de la tension du moteur ou en fonction d'un programme, et la tension du moteur est appliquée au dispositif de régulation (13) de façon que la variation du courant du moteur résultant d'une variation de la valeur de consigne n'influence pas le réglage
de l'étrangleur (9).
4. Montage pour la mise en oeuvre du procédé selon une quelconque
des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif de
régulation (13) comporte un pont constitué par les résistances Rl, R2 et R10, Ril et par une résistance de mesure R12 parcourue par le courant du moteur, les résistances Rl, R2 étant reliées aux entrées d'un premier amplificateur opérationnel OP1 et les résistances R10, RU aux entrées d'un second amplificateur opérationnel OP2, et les sorties du premier et du second amplificateur opérationnel OP1 et
OP2 sont reliées à l'actionneur (11).
5. Montage selon revendication 4, caractérisé en ce que l'action- neur (11) comprend un servomoteur (11') et une commande (11"), le servomoteur (11') étant constitué par un moteur à dépression connu et la commande (11") par deux électrovannes M1 et M2, et les sorties des amplificateurs opérationnels OP1 et OP2 sont reliées par des
transistors T1 et T2 aux électrovannes MI et M2.
6. Montage selon une des revendications 4 et 5, caractérisé en
ce qu'un indexeur de consigne (14) est inséré dans le circuit du moteur, entre la source de tension (19) et le moteur électrique (8), pour faire varier la tension du moteur et par suite le volume d'air; et la borne d'entrée (8a) du moteur (8) est reliée par une résistance
adMtionnelle R4 à l'entrée positive du premier amplificateur opéra-
tionnel OPI et la borne de sortie (8b) à la résistance de mesure R12.
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