FR2810276A1 - Climatiseur de vehicule a fonctionnement automatique pour obtenir une economie d'energie, un anti-embuage et un confort thermique optimaux - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un climatiseur de véhicule.Le climatiseur comporte un contrôleur principal (26) pour commander le fonctionnement d'un compresseur (12) dont la cylindrée varie en réponse à un signal de commande de cylindrée. Le contrôleur principal utilise à cet effet un signal de débit de flux d'air correspondant à un débit de flux d'air dirigé vers un conduit (2) communiquant avec l'habitacle du véhicule, un premier signal de température recherchée correspondant à la température intérieure recherchée pour l'habitacle, un deuxième signal de température recherchée correspondant à une température de soufflage recherchée pour le flux d'air qui est soufflé à travers le conduit dans l'habitacle par une soufflante (7), un signal de détection de température ambiante correspondant à la température ambiante, et un signal d'humidité intérieure recherchée correspondant à l'humidité intérieure recherchée pour l'habitacle. Le contrôleur principal calcule trois niveaux cibles de température d'évaporation du réfrigérant, l'un d'eux servant de valeur cible de commande de la température d'évaporation du réfrigérant.
Description
<B>Climatiseur de véhicule à fonctionnement automatique pour</B> <B>obtenir une économie d'énergie, un</B> anti-embuage <B>et un confort</B> <B>thermique optimaux.</B>
DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne un climatiseur de véhicule destiné à être monté dans un véhicule tel qu'une automobile.
Dans un climatiseur de véhicule de ce type, un évaporateur destiné à évaporer un réfrigérant est disposé dans un conduit d'air pour servir d'unité de refroidissement. L'évaporateur est connecté à un circuit de réfrigérant comprenant un compresseur. La combinaison de l'évaporateur et du circuit de réfrigérant forme ce qu'on appelle un cycle refroidisseur. Dans le conduit d'air, un réchauffeur utilisant un liquide de refroidissement moteur est disposé en aval de l'évaporateur pour servir d'unité de chauffage.
ÉTAT ANTÉRIEUR DE LA TECHNIQUE Quand le climatiseur de véhicule est réglé en mode de déshumidification, le cycle refroidisseur fonctionne de telle façon que l'évaporateur soit maintenu à une température de limite inférieure en dessous de laquelle l'évaporateur givre. Une température intérieure à l'intérieur d'un habitacle d'un véhicule est régulée en commandant le fonctionnement de l'unité de chauffage. Quand le climatiseur de véhicule est réglé en mode d'économie d'énergie, la température de l'évaporateur est régulée en référence à une température de soufflage qui est une température d'un flux d'air soufflé par le conduit d'air dans l'habitacle.
En mode de déshumidification, l'évaporateur est refroidi jusqu'à la température de limite inférieure en dessous de laquelle l'évaporateur givre, comme décrit ci-dessus. De ce fait, l'habitacle est déshumidifié trop fortement, ce qui consomme une grande partie de l'énergie du compresseur. En revanche, en mode d'économie d'énergie, une fenêtre du véhicule peut s'embuer à cause de l'évaporation de l'humidité produite par un occupant (conducteur ou passager) si une température ambiante est inférieure à la température intérieure et surtout quand l'humidité ambiante est élevée.
Par exemple, la publication de brevet japonais non examinée (A) n H11-115447 décrit un climatiseur de véhicule capable d'empêcher une déshumidification excessive pour réaliser une économie d'énergie et capable de réaliser une déshumidification optimale selon les conditions du moment pour empêcher efficacement l'embuage des fenêtres. Dans le climatiseur de véhicule présenté dans la publication susmentionnée, la température de l'évaporateur n'est pas abaissée jusqu'à la température de limite inférieure susmentionnée. Au lieu de cela, la cylindrée du compresseur est commandée sur la base de la température ambiante et d'autres paramètres, de façon à régler la température de l'air en sortie d'évaporateur (c'est-à-dire la température du flux d'air formant un souffle froid passé à travers l'évaporateur) à un niveau légèrement supérieur. De cette façon, il est possible d'obtenir simultanément une déshumidification suffisante pour empêcher l'embuage des fenêtres et une réduction de la consommation d'énergie du compresseur.
Cependant, le confort thermique des occupants (qui dépend de divers facteurs, tels que la température intérieure, l'humidité intérieure à l'intérieur de l'habitacle, le débit et la vitesse du flux d'air soufflé par la soufflante, les conditions d'habillement et d'activité des occupants, le rayonnement solaire, etc.) n'est pas pris en considération et de ce fait, il arrive que ce confort thermique soit parfois dégradé. RESUME DE L'INVENTION Par conséquent, un premier objet de la présente invention est de proposer un climatiseur de véhicule capable de réaliser simultanément une économie d'énergie, un effet d'anti-embuage des fenêtres et un confort thermique.
Un deuxième objet de la présente invention est de parvenir au premier objet susmentionné en sélectionnant automatiquement un mode de commande approprié en réponse à la température ambiante et à d'autres paramètres.
D'autres objets de la présente invention apparaîtront avec évidence au<B>fil</B> de la description.
D'après la présente invention, il est proposé un climatiseur de véhicule comprenant un compresseur dont la cylindrée varie en réponse à un signal de commande de cylindrée, un conduit communiquant avec l'habitacle du véhicule, une soufflante destinée à délivrer de l'air sous forme d'un flux d'air dans le conduit à un débit de flux d'air correspondant à un signal de débit de flux d'air, une unité de refroidissement qui est disposée dans le conduit, qui est connectée au compresseur et qui est destinée à refroidir et à déshumidifier le flux d'air passant à travers le conduit par évaporation d'un réfrigérant, et un contrôleur principal destiné à commander le fonctionnement du compresseur. Dans le climatiseur de véhicule, le contrôleur principal comprend des moyens de production du signal de débit de flux d'air destinés à produire le signal de débit de flux d'air, des moyens de production du premier signal de température recherchée destinés à produire un premier signal de température recherchée correspondant à une température intérieure recherchée pour l'habitacle, des moyens de production du deuxième signal de température recherchée destinés à produire un deuxième signal de température recherchée correspondant à une température de soufflage recherchée du flux d'air soufflé par le conduit dans l'habitacle, des moyens de détection de température ambiante destinés à détecter la température ambiante pour produire un signal de détection de température ambiante, des moyens de production du signal d'humidité intérieure destinés à produire un signal d'humidité intérieure recherchée correspondant à l'humidité intérieure recherchée pour l'habitacle, des premiers moyens de calcul connectés aux moyens de détection de température ambiante et aux moyens de production du signal de débit de flux d'air et destinés à calculer un premier niveau cible d'une température d'évaporation du réfrigérant dans l'unité de refroidissement en réponse au signal de détection de température ambiante et au signal de débit de flux d'air, des deuxièmes moyens de calcul connectés aux moyens de production du premier signal de température recherchée et aux moyens de production du signal d'humidité intérieure et destinés à calculer un deuxième niveau cible de la température d'évaporation du réfrigérant dans l'unité de refroidissement en réponse au premier signal de température recherchée et au signal d'humidité intérieure recherchée, des troisièmes moyens de calcul connectés aux moyens de production du deuxième signal de température recherchée et destinés à calculer un troisième niveau cible de la température d'évaporation du réfrigérant dans l'unité de refroidissement en réponse au deuxième signal de température recherchée, des moyens de détermination du niveau cible connectés aux premiers, deuxièmes et troisièmes moyens de calcul et destinés à déterminer l'un des premier, deuxième et troisième niveaux cibles au titre de valeur cible de commande de la température d'évaporation du réfrigérant, et une section de production du signal de commande connectée aux moyens de determination du niveau cible et destinée à produire le signal de commande de cylindrée en référence à la valeur cible de commande. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue schématique d'un climatiseur de véhicule d'après mode de réalisation de la présente invention ; figure 2 est un schéma fonctionnel système de commande du climatiseur de véhicule illustré sur la figure 1 ; la figure 3 est un graphique d'humidité de l'air pour décrire un concept technique relatif à l'anti-embuage dans la presente invention ; la figure 4 est un graphique montrant la relation entre le débit de flux d'air de soufflante et la différence de température minimale entre température ambiante et la limite supérieure de la température de l'air en sortie d'évaporateur pour décrire le concept technique relatif à l'anti-embuage dans la présente invention ; figure 5 est un graphique similaire à la figure 4 dans lequel on a ajouté une différence de température réelle OT' ; la figure 6 est un graphique illustrant une caractéristique obtenue par le système de commande montré sur la figure 2 ; la figure 7 est un graphique illustrant la caractéristique de la figure 6 plus en détail<B>;</B> et la figure 8 est un graphique montrant la relation entre la température et l'humidité pour décrire le fonctionnement du système de commande illustré sur la figure 2. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION PREFERE. En référence à la figure 1, la description ci-après portera sur la structure d'un climatiseur de véhicule d'après un mode de réalisation de la présente invention. Sur la figure 1, le climatiseur de est désigné de façon générale par le numéro de référence 1. Le climatiseur de véhicule 1 comporte un conduit d'air 2 communiquant avec une ouïe d'introduction d'air intérieur 3 et une ouïe d'introduction d'air extérieur 4 disposées du côté admission du conduit d'air 2. Entre les ouïes d'introduction d'air intérieur et extérieur 3 et 4, un registre basculant 5 est disposé pour réguler le rapport entre l'air intérieur aspiré à travers l'ouïe d'introduction d'air intérieur 3 et l'air extérieur aspiré à travers l'ouïe d'introduction d'air extérieur 4. Le mélange d'air intérieur et d'air extérieur ainsi aspiré est attiré par soufflante 7 entraînée par un moteur 6 et est délivré sous forme de d'air sous pression à travers le conduit d'air 2.
En aval de la soufflante 7, un évaporateur 8 servant d'unité de refroidissement est disposé dans le conduit d'air 2. aval de l'évaporateur 8, un réchauffeur 9 servant d'unité de chauffage est disposé dans le conduit d'air 2. Le réchauffeur 9 est chauffé par la circulation d'un liquide de refroidissement moteur 10 venant d'un moteur à combustion (non représenté).
L'évaporateur 8 est alimenté en réfrigérant circulant à travers un circuit de réfrigérant 11 comprenant l'évaporateur 8, un compresseur à cylindrée variable 12 dont la cylindrée varie en réponse un signal de commande de cylindrée, et un condenseur 13 relié à un réservoir 14. Le réfrigérant est compressé par le compresseur 12, condensé par le condenseur 13, acheminé vers l'évaporateur 8 en passant par le réservoir 14 et un détendeur 15, puis aspiré de 'évaporateur 8 jusque dans le compresseur 12. Le fonctionnement du compresseur 12 est subordonné à un contrôleur d'embrayage 16 de façon que le compresseur 12 soit toujours activé quand le climatiseur fonctionne.
Un registre de mélange d'air 17 est disposé immédiatement en aval du réchauffeur 9. Le registre de mélange d'air 17 est réglé à divers degrés d'ouverture par un actionneur de registre 18 pouvant fonctionner en réponse à un signal de position du registre qui sera décrit plus loin et qui commande le rapport entre le flux d'air chauffé passant à travers le réchauffeur 9 et le flux d'air non chauffé contournant le réchauffeur 9. Ainsi, la température du flux d'air constituant le mélange du flux d'air chauffé et d'air non chauffé est régulée à l'intérieur du conduit 2.
Une fois que sa température a été régulée comme indiqué ci- dessus, le flux d'air est délivré dans l'habitacle du vehicule passant par au moins une des ouïes de ventilation DEF 19, VENT 20 et FOOT 21. Les ouïes de ventilation DEF, VENT et FOOT 19, 20 et 21 sont dotées de registres 22, 23 et 24 respectivement.
La tension électrique ou la vitesse de rotation du moteur 6 est commandée par un contrôleur de tension de soufflante 25 en réponse à un signal de débit de flux d'air qui sera décrit plus loin. Ainsi, la soufflante 7 délivre le flux d'air dans le conduit 2 à un débit de flux d'air correspondant au signal de débit de flux d'air.
Le contrôleur de tension de soufflante 25, l'actionneur de registre 18 et le contrôleur d'embrayage 16 sont commandés en réponse à des signaux de commande provenant d'un contrôleur principal 26. La variation de cylindrée du compresseur 12 est commandée en réponse au signal de commande de cylindrée provenant du contrôleur principal 26, comme cela sera décrit en détail ultérieurement.
Le contrôleur principal 26 reçoit des signaux de réglage d'une unité de réglage de confort thermique 27 destinée à régler une température intérieure recherchée à l'intérieur de l'habitacle, un confort thermique recherché et d'autres paramètres, ainsi que des signaux de détection d'un capteur de température intérieure 28, d'un capteur de rayonnement solaire 29, d'un capteur de température ambiante 30, et d'un capteur de température de l'air en sortie d'évaporateur 31. Les signaux de réglage et les signaux de détection seront décrits en détail ultérieurement. L'unité de réglage de confort thermique 27 sert de moyens de production du signal de confort thermique recherché destinés à produire un signal de confort thermique recherché correspondant au confort thermique recherché. Le capteur de température intérieure 28 sert de moyens de détection de température intérieure destinés à détecter, au titre de température intérieure détectée, une température intérieure à l'intérieur de l'habitacle pour produire un signal de détection de température intérieure correspondant à la température intérieure détectée. Le capteur de rayonnement solaire 29 sert de moyens de production du signal de quantité de rayonnement solaire destinés à produire un signal de quantité de rayonnement solaire correspondant à une quantité de rayonnement solaire. Le capteur de température ambiante 30 sert de moyens de détection de température ambiante destinés à détecter la température ambiante pour produire un signal de détection de température ambiante. Le capteur de température de l'air en sortie d'évaporateur 31 sert de moyens de détection de température du souffle froid destinés à détecter la température de l'air en sortie d'évaporateur, c'est-à-dire la température du flux d'air formant un souffle froid passé à travers l'évaporateur 8. Le capteur de température de l'air en sortie d'évaporateur 31 produit un signal de détection de température du souffle froid. En référence également à la figure 2, la description ci-apres portera sur le contrôleur principal.
Le contrôleur principal 26 comprend une section de production du signal de débit de flux d'air 261 destinée à produire un signal tension de soufflante au titre de signal de débit de flux d'air, une section production du premier signal de température recherchée 262 destinée à produire un premier signal de température recherchée correspondant à une température intérieure recherchée en association avec le reglage de la capacité de l'unité de chauffage 9, une section de production de deuxième signal de température recherchée 263 destinée à produire un deuxième signal de température recherchée correspondant à une température de soufflage recherchée du flux d'air soufflé par le conduit d'air 2 dans l'habitacle, une section de production de signal de commande 264 destinée à produire le signal de commande de cylindrée susmentionné, et une section de calcul de niveau cible 265 qui sera décrite ci-après.
La section de calcul de niveau cible 265 comprend une unité de production de signal d'humidité intérieure 41 destinée à produire signal d'humidité intérieure recherchée correspondant à une humidite intérieure recherchée à l'intérieur de l'habitacle, une première unité de calcul 42 connectée au capteur de température ambiante 30 et à la section de production de signal de débit de flux d'air 261 et destinée à produire un premier niveau cible de la température d'évaporation du réfrigérant dans l'évaporateur 8 en réponse au signal de détection température ambiante et au signal de débit de flux d'air, une deuxième unité de calcul 43 connectée à la section de production de premier signal de température recherchée 262 et à l'unité production de signal d'humidité intérieure 41 et destinée à calculer un deuxième niveau cible de la température d'évaporation du réfrigérant dans l'évaporateur 8 en réponse au premier signal de température recherchée et au signal d'humidité intérieure recherchée, troisième unité de calcul 44 connectée à la section de production deuxième signal de température recherchée 263 et destinée à calculer un troisième niveau cible de la température d'évaporation du réfrigérant dans l'évaporateur 8 en réponse au deuxième signal de température recherchée, et une unité de détermination du niveau cible 45 connectée aux première, deuxième et troisième sections de calcul 42, 43 et 44 et destinée à déterminer, au titre de valeur cible de commande de la température d'évaporation du réfrigérant, l'un des premier, deuxième et troisième niveaux cibles qui constitue un niveau cible le plus bas. La section de production de signal de commande 264 est connectée à l'unité de détermination de niveau cible 45 et produit le signal de commande de cylindrée en référence à la valeur cible de commande.
L'unité de détermination de niveau cible 45 détermine le premier niveau cible au titre de valeur cible de commande dans une plage de commande adaptée pour empêcher l'embuage des fenêtres du véhicule et détermine le deuxième niveau cible au titre de valeur cible de commande dans une plage de commande adaptée pour parvenir au confort thermique recherché.
Le contrôleur principal 26 comprend en outre une section de calcul d'ouverture de registre 266 connectée à la section de production de deuxième signal de température recherchée 263 et au capteur de température de l'air en sortie d'évaporateur 31. La section de calcul d'ouverture de registre 266 produit le signal de position du registre en réponse au deuxième signal de température recherchée et au signal de détection de température du souffle froid. Le signal de position du registre est envoyé à l'actionneur de registre 18. Une combinaison de la section de calcul d'ouverture de registre 266 et de l'actionneur de registre 18 sert de moyens de commande du registre.
La section de production de deuxième signal de température recherchée 263 est connectée au capteur de température intérieure 28 et à la section de production de premier signal de température recherchée 262 et produit le deuxième signal de température recherchée en réponse au signal de détection de température intérieure et au premier signal de température recherchée. La section de production de signal de débit de flux d'air 261 est connectée à la section de production de deuxième signal de température recherchée 263 et produit le signal de débit de flux d'air en réponse au deuxième signal de température recherchée.
La section de production de premier signal de température recherchée 262 est en outre connectée à l'unité de réglage de confort thermique 27, au capteur de rayonnement solaire 29, au capteur de température ambiante 30 et à la section de production de signal de débit de flux d'air 261 et produit le premier signal de température recherchée en réponse au signal de confort thermique recherché, au signal de rayonnement solaire, au signal de détection de température ambiante, au signal de débit de flux d'air et à la valeur cible de commande.
La section de production du signal de commande 264 est en outre connectée au capteur de température de l'air en sortie d'évaporateur 31 et produit le signal de commande de cylindrée en référence au signal de détection de température du souffle froid en plus de la valeur cible de commande.
La section de production de signal de commande 264 produit en outre un signal de commande de fonctionnement en référence à la valeur cible de commande. Dans ce cas, la section de production de signal de commande 264 sert de section de production du signal de commande de fonctionnement. Le contrôleur d'embrayage 16 est connecté à la section de production de signal de commande 264 et sert de moyens de commande de fonctionnement destinés à activer et désactiver le compresseur de manière contrôlable en réponse au signal de commande de fonctionnement.
La description portera à présent sur l'anti-embuage des fenêtres, l'économie d'énergie et le confort thermique.
Un être humain dégage de l'humidité par transpiration, etc. La norme industrielle japonaise JIS-D4502 définit la quantité d'évaporation AW comme suit AW = 75 g/h fois le nombre d'occupants dans le véhicule.
On sait du reste que, du moins dans des conditions de roulage normales, la surface intérieure des fenêtres orientée vers l'intérieur de l'habitacle reste à une température sensiblement égale à la température ambiante.
Dans le cas présent, soit x1 un niveau de limite supérieure de l'humidité intérieure absolue au-dessus de laquelle les fenêtres se couvriront de buée. Plus précisément, le niveau de limite supérieure de l'humidité intérieure absolue est tel que la température de point de rosée est égale à la température ambiante. Soit x2 un niveau recherché d'une humidité de flux d'air absolue du flux d'air soufflé par le conduit d'air, qui est censée maintenir l'humidité intérieure absolue. La relation entre l'humidité intérieure absolue x1 et l'humidité de flux d'air absolue x2 est donnée par xl-x2=aW/G où G (kg/h) représente le débit de flux d'air de la soufflante et OW (g/h) représente la quantité d'évaporation. En référence à la figure 3, la relation susmentionnée est représentée par un graphique d'humidité de l'air, dans lequel l'abscisse et l'ordonnée représentent respectivement la température et l'humidité absolue. Pour éviter l'embuage des fenêtres, le flux d'air soufflé par le conduit d'air doit avoir des conditions de température et d'humidité comprises dans une plage en dessous d'une courbe d'air saturé A sur la figure 3. De ce fait, on pourra empêcher l'embuage des fenêtres si la température de l'air en sortie d'évaporateur est inférieure à un niveau de limite supérieure Te'.
En référence à la figure 4, l'abscisse représente le débit de flux d'air de la soufflante 7 tandis que l'ordonnée représente une différence de température minimale AT entre la température ambiante AMB et le niveau de limite supérieure Te' de la température de l'air en sortie d'évaporateur sur la figure 3. Sur la figure 4, la relation entre la différence de température minimale AT et le débit de flux d'air de la soufflante 7 est tracée pour une température ambiante basse et pour une température ambiante élevée. En référence également à la figure 5, on pourra empêcher l'embuage des fenêtres si une différence de température réelle OT' pendant le fonctionnement proprement dit est supérieure à la différence de température minimale AT dans chaque condition de température ambiante.
Dans le climatiseur de véhicule susmentionné, une opération de commande adaptée pour améliorer l'anti-embuage est exécutée en tenant compte de ce qui précède. L'opération de commande sera décrite ci-après en revenant aux figures 1 et 2. Le contrôleur principal 26 évalue l'humidité intérieure à partir de la température de l'air en sortie d'évaporateur et commande la climatisation en tenant compte de l'humidité intérieure de façon à optimiser le confort thermique et à réaliser une économie d'énergie du compresseur.
La description ci-après portera tout d'abord sur l'évaluation de l'humidité intérieure. L'humidité intérieure peut être représentée par la température de point de rosée. L'air extérieur venant de l'atmosphère ou l'air intérieur aspiré de l'intérieur de l'habitacle est soumis à une condensation d'humidité au niveau de l'évaporateur 8 dans le conduit d'air 2. De ce fait, la température de point de rosée (ou l'humidité absolue) de l'air dans le conduit est déterminée par la température de l'air en sortie d'évaporateur. En d'autres termes, la température de point de rosée est sensiblement égale à la température de l'air en sortie d'évaporateur. En aval de l'évaporateur 8, l'air peut être légèrement humidifié par le corps d'un occupant mais il ne sera pas sensiblement humidifié. De ce fait, l'air dans l'habitacle est maintenu à la température de point de rosée (ou l'humidité absolue) du côté aval de l'évaporateur 8. Par conséquent, l'humidité intérieure peut être évaluée en fonction de la température de l'air en sortie d'évaporateur.
Les facteurs influençant le confort thermique des occupants sont énumérés dans la liste ci-après (1) la quantité de rayonnement (une température des parois influencée par la quantité de rayonnement solaire et par la température ambiante et égale à une température de fenêtres) ; (2) le flux d'air à l'intérieur du véhicule influencé par le débit de flux d'air de la soufflante ; (3) la température intérieure ; (4) l'humidité intérieure ; (5) les conditions d'habillement des occupants ; (6) le taux métabolique des occupants.
La valeur PMV (predicted mean vote) est bien connue dans ce domaine comme un des indices typiques représentant le confort thermique de l'être humain. La norme IS07730 définit le PMV comme suit
PMV <SEP> +3 <SEP> +2 <SEP> + <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> -1 <SEP> -2 <SEP> -3
<tb> confort <SEP> brûlant <SEP> chaud <SEP> légèrement <SEP> neutre <SEP> légèrement <SEP> frais <SEP> froid
<tb> thermique <SEP> chaud <SEP> frais La présente invention vise à optimiser le confort thermique par la climatisation en tenant compte de l'humidité intérieure, qui jusqu'à présent n'était pas particulièrement prise en considération. Au lieu de procéder à l'évaluation de l'humidité intérieure, il est possible d'utiliser une valeur détectée de l'humidité intérieure détectée par un capteur d'humidité.
<tb> confort <SEP> brûlant <SEP> chaud <SEP> légèrement <SEP> neutre <SEP> légèrement <SEP> frais <SEP> froid
<tb> thermique <SEP> chaud <SEP> frais La présente invention vise à optimiser le confort thermique par la climatisation en tenant compte de l'humidité intérieure, qui jusqu'à présent n'était pas particulièrement prise en considération. Au lieu de procéder à l'évaluation de l'humidité intérieure, il est possible d'utiliser une valeur détectée de l'humidité intérieure détectée par un capteur d'humidité.
Dans le climatiseur de véhicule susmentionné, une opération de commande adaptée pour améliorer le confort thermique est exécutée en tenant compte de ce qui précède. L'opération de commande sera décrite en détail ci-après en référence aux figures 1 et 2.
Sur base du confort thermique recherché TP réglé par l'unité de réglage de confort thermique 27, de la température ambiante AMB détectée par le capteur de température ambiante 30, de la quantité de rayonnement solaire RAD détectée par le capteur de rayonnement 29, de la tension de soufflante BLV et d'une température recherchée de l'air en sortie d'évaporateur TV du côté aval de l'évaporateur 8, le contrôleur principal 26 évalue une température intérieure recherchée correspondant à un niveau réglé de confort thermique.
Tset = f(BLV, AMB, RAD, TP, TV) La température recherchée de l'air en sortie d'évaporateur TV est automatiquement sélectionnée. Plus précisément, selon les conditions du moment, le système sélectionne comme température recherchée de l'air en sortie d'évaporateur TV la valeur la plus basse parmi une première température d'évaporation recherchée TV I obtenue par la première unité de calcul 42, une deuxième température d'évaporation recherchée TV II obtenue par la deuxième unité de calcul 43 et une troisième température d'évaporation recherchée TV III obtenue par la troisième unité de calcul 44 selon les conditions du moment. Dans le cas présent, les première, deuxième et troisième températures d'évaporation recherchées TV I, TV II et TV III sont calculées par TV I = f(AMB, BLV) TV II = f(Tset, RH) et TV III = f(Toc) où RH représente une humidité intérieure relative recherchée qui est fournie par exemple sous forme de valeur fixe et Toc représente la température de soufflage recherchée qui sera décrite plus loin.
La première température d'évaporation recherchée TV I calculée par la première unité de calcul 42 est une valeur cible de commande adaptée à l'anti-embuage et à l'économie d'énergie. La deuxième température d'évaporation recherchée TV II calculée par la deuxième unité de calcul 43 est une valeur cible de commande adaptée au confort thermique et à l'économie d'énergie. La troisième température d'évaporation recherchée TV III calculée par la troisième unité de calcul 44 est une valeur cible de commande de la température de soufflage pour régler la température intérieure à la température intérieure recherchée.
La température de soufflage recherchée Toc est calculée sur base de la température intérieure détectée TR détectée par le capteur de température intérieure, de la température intérieure recherchée Tset, de la température ambiante AMB et de la quantité de rayonnement solaire RAD, comme suit Toc = kp 1(Tset - TR) + f(AMB, RAD,Tset) La température de soufflage recherchée Toc obtenue ici est utilisée pour calculer la troisième température d'évaporation recherchée TV III calculée par la troisième unité de calcul 44.
La tension de soufflante BLV est calculée par BLV = f(Toc) Le contrôleur de tension de soufflante 25 est commandé sur la base du résultat de ce calcul.
Le degré d'ouverture AMD du registre de mélange d'air 17 est calculé par AMD = Toc, TW, Te).
Ici, Te représente la température détectée de l'air en sortie d'évaporateur détectée par le capteur de température de l'air en sortie d'évaporateur 31 et TW représente la température de liquide de refroidissement (fournie par exemple sous forme de valeur fixe) à une entrée du réchauffeur 9. L'actionneur de registre 18 est commandé en référence au degré d'ouverture AMD du registre de mélange d'air 17 ainsi calculé.
La cylindrée variable du compresseur 12 est commandée, par exemple, par un contrôleur de pression d'aspiration du compresseur intégré dans le compresseur 12. Dans ce cas, le contrôleur de pression d'aspiration du compresseur produit, au titre de signal de commande de cylindrée variable, un signal de commande de pression d'aspiration correspondant à une pression d'aspiration Ps qui est calculée par Ps=P+In où P = kp2 (TV - Te) et In = In-1 + kp2 . Ki(TV - Te) Ici, P représente un terme proportionnel, In un terme intégral, kp2 un coefficient et Ki une constante. Plus précisément, on prendra en considération (TV - Te) comme une grandeur d'état relative à l'humidité. Le fonctionnement (volume déplacé) du compresseur 12 est commandé de manière optimale de façon à atteindre une condition optimale dans une plage telle que l'évaporateur 8 ne subira pas de givrage. Ce qui permet de réaliser une économie d'énergie.
En référence à la figure 6, la température moyenne de l'air du côté aval de l'évaporateur présente une caractéristique obtenue par la régulation susmentionnée. Pour faciliter la compréhension, la caractéristique est illustrée plus en détail sur la figure 7. La figure 7 représente la température moyenne de l'air en sortie d'évaporateur par trois caractéristiques, à savoir une première température moyenne de l'air en sortie d'évaporateur obtenue dans la première unité de calcul 42 et se situant à l'intérieur d'une plage au-dessus d'une température limite de givrage (Tice) de l'évaporateur, une deuxième température moyenne de l'air en sortie d'évaporateur obtenue dans la deuxième unité de calcul 43 et une troisième température moyenne de l'air en sortie d'évaporateur obtenue dans la troisième unité de calcul 44. Les première, deuxième et troisième températures moyennes de l'air en sortie d'évaporateur qui sont susceptibles d'être la valeur cible de commande sont particulièrement adaptées pour empêcher l'embuage des fenêtres, particulièrement adaptées pour améliorer le confort thermique et particulièrement associées à la température de soufflage recherchée Toc respectivement.
Dans la régulation exposée ci-avant, le système sélectionne automatiquement, au titre de valeur cible de commande, la valeur la plus basse parmi les première, deuxième et troisième températures moyennes de l'air en sortie d'évaporateur constituant les trois caractéristiques illustrées sur la figure 7 de façon à atteindre la caractéristique représentée sur la figure 6. Plus précisément, dans la plage de commande permettant l'anti-embuage et l'économie d'énergie, la première température moyenne de l'air en sortie d'évaporateur TV I obtenue par la première unité de calcul 42 est automatiquement sélectionnée au titre de valeur cible de commande pour réaliser l'anti- embuage des fenêtres et l'économie d'énergie. Dans la plage de commande permettant le confort thermique, la deuxième température moyenne de l'air en sortie d'évaporateur TV II obtenue par la deuxième unité de calcul 42 est automatiquement sélectionnée au titre de valeur cible de commande pour réaliser le confort thermique ainsi que l'économie d'énergie. Dans la plage de commande simplement nécessaire pour régler la température intérieure à la température recherchée, la troisième température moyenne de l'air en sortie d'évaporateur TV III obtenue par la troisième unité de calcul 44 est automatiquement sélectionnée au titre de valeur cible de commande pour régler la température intérieure à la température intérieure recherchée ainsi que pour réaliser l'économie d'énergie.
Ainsi, selon les conditions du moment, on peut parvenir à la condition de commande optimale. Plus précisément, on peut parvenir à une commande satisfaisante à la fois sur les plans de l'anti- embuage, de l'économie d'énergie et du confort thermique. En référence à la figure 8, la description ci-après portera sur un exemple de l'opération de commande susmentionnée dans la plage de commande censée améliorer le confort thermique en référence à la deuxième température moyenne de l'air en sortie d'évaporateur TV II sélectionnée au titre de valeur cible de commande.
Dans l'exemple illustré sur la figure 8, l'opération de commande est exécutée à la température ambiante de 20 C, à un débit de flux d'air minimum et en période nocturne. La figure 8 représente la relation entre la température et l'humidité absolue pour un confort thermique constant. Au départ, une température TA à un point de contrôle A est calculée sur la base de la température ambiante AMB, de la tension de soufflante BLV, de la quantité de rayonnement solaire RAD et du confort thermique recherché TP. Dans ce cas, le confort thermique recherché TP est égal à 0, c'est-à-dire que l'indice PMV évoqué plus haut est égal à 0. Cependant, le confort thermique recherché TP peut être réglé à n'importe quel niveau souhaité autre que 0. Sur base de la température ambiante AMB et de la tension de soufflante BLV, le système obtient la valeur cible de commande V II définie par la deuxième unité de calcul 43. La température TB à un point de contrôle B qui est situé sur une ligne de confort passant par le point de contrôle A et qui produit le confort thermique optimal est obtenue par TB = TA - a(TV - TVO) Ici, le symbole a représente une constante. L'objectif de l'opération de commande est donné par Tset = TB. Sur base de la température intérieure recherchée Tset, de la température intérieure détectée TR, de la température ambiante AMB et de la quantité de rayonnement solaire RAD, le système calcule la température de soufflage recherchée Toc. Puis, il calcule le degré d'ouverture AMD du registre de mélange d'air 17 et la tension de soufflante BLV. En réponse aux résultats du calcul, l'opération de commande est exécutée pour porter la température intérieure à une valeur proche de la température intérieure recherchée Tset.
Sur la figure 8, la température TB représente une température optimale au point de contrôle B pour obtenir le confort thermique. Le point de contrôle B est situé à l'intersection entre une ligne d'humidité relative de 65% et la ligne de confort et dans une plage qui ne dépasse pas la température de point de rosée de l'évaporateur, c'est-à-dire une plage de non-givrage. La plage de confort peut être fixée à n'importe quelle plage souhaitée et la ligne de confort peut varier selon les conditions du moment. Par exemple, dans le cas où le débit de flux d'air est élevé, la ligne de confort sera décalée vers la droite sur la figure 8. Dans le cas où la quantité de rayonnement solaire est élevée, la ligne de confort sera décalée vers la gauche sur la figure 8. Ainsi, selon les conditions du moment, on obtiendra la valeur optimale pour la température intérieure recherchée Tset. En outre, l'opération de commande susmentionnée est exécutée dans la plage en dessous de la température de point de rosée de l'évaporateur. Par conséquent, l'effet recherché de l'économie d'énergie du compresseur est atteint simultanément.
Claims (10)
1. Climatiseur de véhicule comprenant un compresseur (12) dont la cylindrée varie en réponse à un signal de commande de cylindrée, un conduit (2) communiquant avec l'habitacle du véhicule, une soufflante (7) destinée à délivrer de l'air sous forme d'un flux d'air dans le conduit à un débit de flux d'air correspondant à un signal de débit de flux d'air, une unité de refroidissement (8) qui est disposée dans le conduit et connectée au compresseur et qui est destinée à refroidir et à déshumidifier le flux d'air passant à travers le conduit par évaporation d'un réfrigérant, et un contrôleur principal (26) destiné à commander le fonctionnement du compresseur, caractérisé en ce que le contrôleur principal comprend des moyens de production de signal de débit de flux d'air (261) destinés à produire le signal de débit de flux d'air<B>;</B> des moyens de production de premier signal de température recherchée (262) destinés à produire un premier signal de température recherchée correspondant à une température intérieure recherchée pour l'habitacle ; des moyens de production de deuxième signal de température recherchée (263) destinés à produire un deuxième signal de température recherchée correspondant à une température de soufflage recherchée du flux d'air soufflé par le conduit dans l'habitacle ; des moyens de détection de température ambiante (30) destinés à détecter une température ambiante pour produire un signal de détection de température ambiante ; des moyens de production de signal d'humidité intérieure (41) destinés à produire un signal d'humidité intérieure recherchée correspondant à une humidité intérieure recherchée pour l'habitacle ; des premiers moyens de calcul (42) connectés aux moyens de détection de température ambiante et aux moyens de production du signal de débit de flux d'air et destinés à calculer un premier niveau cible d'une température d'évaporation du réfrigérant dans l'unité de refroidissement en réponse au signal de détection de température ambiante et au signal de débit de flux d'air<B>;</B> des deuxièmes moyens de calcul (43) connectés aux moyens de production du premier signal de température recherchée et aux moyens de production du signal d'humidité intérieure et destinés à calculer un deuxième niveau cible de la température d'évaporation du réfrigérant dans l'unité de refroidissement en réponse au premier signal de température recherchée et au signal d'humidité intérieure recherchée ; des troisièmes moyens de calcul (44) connectés aux moyens de production de deuxième signal de température recherchée et destinés à calculer un troisième niveau cible de la température d'évaporation du réfrigérant dans l'unité de refroidissement en réponse au deuxième signal de température recherchée ; des moyens de détermination du niveau cible (45) connectés aux premiers, deuxièmes et troisièmes moyens de calcul et destinés à déterminer l'un des premier, deuxième et troisième niveaux cibles au titre de valeur cible de commande de la température d'évaporation du réfrigérant ; et une section de production de signal de commande (264) connectée aux moyens de détermination du niveau cible et destinée à produire le signal de commande de cylindrée en référence à la valeur cible de commande.
2. Climatiseur de véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de détermination du niveau cible (45) déterminent au titre de valeur cible de commande le plus bas des premier, deuxième et troisième niveaux cibles.
3. Climatiseur de véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de détermination du niveau cible (45) déterminent au titre de valeur cible de commande le premier niveau cible dans une plage de commande adaptée pour empêcher l'embuage des fenêtres de l'habitacle.
4. Climatiseur de véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de détermination du niveau cible (45) déterminent au titre de valeur cible de commande le deuxième niveau cible dans une plage de commande adaptée pour parvenir au confort thermique.
5. Climatiseur de véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une section de production de signal de commande de fonctionnement (264) connectée aux moyens de détermination du niveau cible (45) et destinée à produire un signal de commande de fonctionnement en référence à la valeur cible de commande ; et des moyens de commande de fonctionnement (264) connectés à la section de production de signal de commande de fonctionnement (264) et au compresseur (12) et destinés à activer et désactiver le compresseur de manière contrôlable en réponse au signal de commande de fonctionnement.
6. Climatiseur de véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de détection de température intérieure (28) destinés à détecter, au titre de température intérieure détectée, une température intérieure à l'intérieur de l'habitacle pour produire un signal de détection de température intérieure correspondant à la température intérieure détectée, les moyens de production du deuxième signal de température recherchée (263) étant connectés aux moyens de détection de température intérieure et aux moyens de production du premier signal de température recherchée (262) et étant destinés à produire le deuxième signal de température recherchée en réponse au signal de détection de température intérieure et au premier signal de température recherchée.
7. Climatiseur de véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens de production de signal de débit de flux d'air (261) sont connectés aux moyens de production du deuxième signal de température recherchée (263) pour produire le signal de débit de flux d'air en réponse au deuxième signal de température recherchée.
8. Climatiseur de véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de production de signal de confort thermique recherché (27) destinés à produire un signal de confort thermique recherché correspondant à un confort thermique recherché ; et des moyens de production de signal de quantité de rayonnement solaire (29) destinés à produire un signal de quantité de rayonnement solaire correspondant à une quantité de rayonnement solaire ; les moyens de production de premier signal de température recherchée (262) étant en outre connectés aux moyens de production de signal de confort thermique recherché, aux moyens de production de signal de quantité de rayonnement solaire, aux moyens de détection de température ambiante (30) et aux moyens de production de signal de débit de flux d'air (261) pour produire le premier signal de température recherchée en réponse au signal de confort thermique recherché, au signal de quantité de rayonnement solaire, au signal de détection de température ambiante, au signal de débit de flux d'air et à la valeur cible de commande.
9. Climatiseur de véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de détection de température de souffle froid (31) destinés à détecter la température du souffle froid à la sortie de l'unité de refroidissement pour produire un signal de détection de la température du souffle froid, les moyens de production de signal de commande (264) étant en outre connectés aux moyens de détection de température de souffle froid (31) pour produire le signal de commande de cylindrée en référence au signal de détection de la température du souffle froid en plus de la valeur cible de commande.
10. Climatiseur de véhicule selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une unité de chauffage (9) disposée dans le conduit (2) en une position en aval de l'unité de refroidissement (8) pour chauffer l'air passant à travers l'unité de refroidissement ; un registre (17) disposé dans le trajet de l'air chauffé par l'unité de chauffage ; et des moyens de commande de registre (266, 18) connectés au registre, aux moyens de production de deuxième signal de température recherchée (263) et aux moyens de détection de température de souffle froid (31) et destinés à commander le fonctionnement du registre en réponse au deuxième signal de température recherchée et au signal de détection de la température du souffle froid.
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