FR3129628A1 - Motor vehicle ventilation system - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un système de ventilation (3) pour véhicule automobile comportant un circuit hydraulique de circulation d’un fluide caloriporteur, un premier échangeur thermique (5), un compresseur, un deuxième échangeur thermique (6) configuré en évaporateur lorsque le système de ventilation (3) mis en œuvre dans son premier mode de fonctionnement (100), configuré en condenseur lorsque le système de ventilation (3) est mis en œuvre dans son deuxième mode de fonctionnement (200), et un détendeur. Conformément à l’invention, en aval du deuxième échangeur thermique (6) selon le sens du flux d’air dans le système de ventilation (3), le système de ventilation (3) comporte un dispositif piloté (12) pour orienter sélectivement le flux d’air sortant du deuxième échangeur thermique (6) vers un intérieur (13) ou vers un extérieur dudit habitacle (2). Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1The invention relates to a ventilation system (3) for a motor vehicle comprising a hydraulic circuit for circulation of a heat transfer fluid, a first heat exchanger (5), a compressor, a second heat exchanger (6) configured as an evaporator when the system ventilation system (3) implemented in its first mode of operation (100), configured as a condenser when the ventilation system (3) is implemented in its second mode of operation (200), and an expansion valve. According to the invention, downstream of the second heat exchanger (6) according to the direction of the air flow in the ventilation system (3), the ventilation system (3) comprises a controlled device (12) for selectively directing the flow of air leaving the second heat exchanger (6) towards an interior (13) or towards an exterior of said passenger compartment (2). Figure to be published with abstract: Fig. 1
Description
Le contexte technique de la présente invention est celui de dispositifs de chauffage, de refroidissement ou de ventilation. Plus particulièrement, l’invention a trait à un système de ventilation pour véhicule automobile.The technical context of the present invention is that of heating, cooling or ventilation devices. More particularly, the invention relates to a ventilation system for a motor vehicle.
Il est connu que le refroidir de l'air destiné à climatiser un habitacle d'un véhicule automobile par le passage d'un flux d'air au travers d’un système comportant un premier échangeur thermique et un deuxième échangeur thermique. Le premier échangeur thermique est placé en entrée d’une installation de ventilation, de chauffage, et/ou de climatisation autrement appelée installation HVAC, pour l’acronyme anglais « Heating, Ventilating and Air-Conditioning », tandis que le deuxième échangeur thermique est placé en sortie de ladite installation HVAC, relativement à un flux d’air traversant ladite installation HVAC.It is known that the cooling of air intended to air-condition a passenger compartment of a motor vehicle by the passage of an air flow through a system comprising a first heat exchanger and a second heat exchanger. The first heat exchanger is placed at the inlet of a ventilation, heating and/or air conditioning installation, otherwise known as an HVAC installation, for the acronym "Heating, Ventilating and Air-Conditioning", while the second heat exchanger is placed at the outlet of said HVAC installation, relative to a flow of air passing through said HVAC installation.
Ainsi, dans une telle installation, le flux d’air traversant l’installation peut être refroidit ou réchauffé afin respectivement de refroidir ou réchauffer un habitacle de véhicule automobile auquel une sortie de l’installation HVAC est reliée.Thus, in such an installation, the flow of air passing through the installation can be cooled or heated in order respectively to cool or heat a motor vehicle passenger compartment to which an outlet of the HVAC installation is connected.
Dans une telle installation, le flux d’air entrant passe au travers du premier échangeur thermique qui opère alors un premier transfert calorifique entre le flux d’air et un fluide réfrigérant circulant dans l’installation HVAC. Puis, lorsque le flux d’air parvient à la sortie de l’installation HVAC, il traverse le deuxième échangeur thermique qui opère alors un deuxième transfert calorifique entre le flux d’air et le fluide réfrigérant.In such an installation, the incoming air flow passes through the first heat exchanger which then operates a first heat transfer between the air flow and a refrigerant fluid circulating in the HVAC installation. Then, when the air flow reaches the outlet of the HVAC installation, it crosses the second heat exchanger which then operates a second heat transfer between the air flow and the refrigerant.
Dans les installations HVAC connues, chaque échangeur thermique peut fonctionner :In known HVAC installations, each heat exchanger can operate:
- soit dans un mode dit d’évaporateur dans lequel l’échangeur thermique tend à évaporer le fluide réfrigérant circulant dans l’échangeur thermique qui, au contact du flux d’air traversant l’échangeur thermique, absorbe ses calories vers le flux d’air afin de le refroidir ; ou, alternativement- either in a so-called evaporator mode in which the heat exchanger tends to evaporate the refrigerant fluid circulating in the heat exchanger which, in contact with the air flow passing through the heat exchanger, absorbs its calories towards the flow of air in order to cool it; or, alternatively
- soit dans un mode dit de condenseur dans lequel l’échangeur thermique tend à condenser le fluide réfrigérant circulant dans l’échangeur thermique qui, au contact du flux d’air traversant l’échangeur thermique, transfert ses calories vers le flux d’air afin de le réchauffer.- either in a so-called condenser mode in which the heat exchanger tends to condense the refrigerant fluid circulating in the heat exchanger which, in contact with the air flow passing through the heat exchanger, transfers its calories to the air flow to warm it up.
De manière connue, dans une telle installation HVAC, chaque échangeur thermique est réversible et peut fonctionner dans l’un ou l’autre des modes décrits précédemment. En outre, chaque échangeur thermique des installations HVAC connues travaillent dans un mode systématiquement différent.In a known manner, in such an HVAC installation, each heat exchanger is reversible and can operate in one or other of the modes described above. Furthermore, each heat exchanger of known HVAC installations works in a systematically different mode.
Un inconvénient d’une telle installation HVAC est que, lorsque l’habitacle a été climatisé par un flux d’air refroidi par l’installation HVAC et qu’un occupant inverse la mise en œuvre de l’installation HVAC afin de réchauffer l’habitacle, il apparait de la buée qui peut soudainement se former sur le pare-brise et les vitres de l’habitacle. Ce phénomène, connu sous le nom de « buée flash » ou « flash fogging » est dû à la présence d’eau condensée sur le deuxième échangeur thermique de l’installation HVAC lorsqu’il fonctionnait en évaporateur afin de refroidir le flux d’air sortant. Aussi, en inversant la commande de climatisation vers une commande de chauffage, le deuxième échangeur thermique fonctionne alors comme un condenseur. Ce faisant, il réchauffe le flux d’air qui le traverse, et il charge ce dernier d’humidité en évaporant l’eau qui étant condensée sur ses parois. Ainsi, le flux d’air sortant ainsi chargé d’humidité est propulsé vers l’habitacle et se condense sur les parois vitrées.A disadvantage of such an HVAC installation is that, when the passenger compartment has been air-conditioned by a flow of air cooled by the HVAC installation and an occupant reverses the implementation of the HVAC installation in order to heat the passenger compartment, mist appears which can suddenly form on the windscreen and the windows of the passenger compartment. This phenomenon, known as “flash fogging” or “flash fogging”, is due to the presence of condensed water on the second heat exchanger of the HVAC installation when it was operating as an evaporator in order to cool the air flow. outgoing. Also, by reversing the air conditioning control to a heating control, the second heat exchanger then functions as a condenser. In doing so, it heats the flow of air passing through it, and it loads it with humidity by evaporating the water that has condensed on its walls. Thus, the flow of outgoing air, thus laden with humidity, is propelled towards the passenger compartment and condenses on the glass walls.
La formation de cette buée nuit à la bonne visibilité du conducteur que l’on sait cruciale pour la sécurité des occupants du véhicule et de leur environnement.The formation of this mist impairs the good visibility of the driver, which we know is crucial for the safety of the occupants of the vehicle and their environment.
La présente invention a pour objet de proposer un nouveau système de ventilation afin de répondre au moins en grande partie aux problèmes précédents et de conduire en outre à d’autres avantages.The object of the present invention is to provide a new ventilation system in order to at least largely solve the above problems and also to lead to other advantages.
Un autre but de l’invention est de proposer un système de ventilation qui réduise ou empêche l’apparition de buée sur les parois vitrées du véhicule automobile lorsqu’on inverse la commande de climatisation en une commande de chauffage.Another object of the invention is to provide a ventilation system which reduces or prevents the appearance of fogging on the glass walls of the motor vehicle when the air conditioning control is reversed into a heating control.
Un autre but de l’invention est de proposer un système de ventilation pour véhicule automobile qui soit fiable dans son fonctionnement.Another object of the invention is to provide a ventilation system for a motor vehicle which is reliable in its operation.
Un autre but de l’invention est de proposer un système de ventilation pour véhicule automobile peu onéreux, de sorte à ne pas impacter négativement le coût du véhicule automobile, qui se veut économique.Another object of the invention is to provide an inexpensive motor vehicle ventilation system, so as not to negatively impact the cost of the motor vehicle, which is intended to be economical.
Un autre but de l’invention est de proposer un système de ventilation pour véhicule automobile qui soit universel et configuré pour s’adapter à différents véhicules automobiles.Another object of the invention is to provide a motor vehicle ventilation system which is universal and configured to adapt to different motor vehicles.
Selon un premier aspect de l’invention, on atteint au moins l’un des objectifs précités avec un système de ventilation pour véhicule automobile, le système de ventilation comportant : (i) un circuit hydraulique permettant une circulation d’un fluide caloriporteur dans ledit circuit hydraulique, le circuit hydraulique formant une boucle fermée ; (ii) un premier échangeur thermique comportant une zone d’échange surfacique entre le fluide caloriporteur circulant dans le circuit hydraulique et un flux d’air entrant dans le système de ventilation, le premier échangeur thermique étant configuré pour jouer le rôle d’un condenseur lorsque le système de ventilation est configuré dans son premier mode de fonctionnement, et pour jouer le rôle d’un évaporateur lorsque le système de ventilation est configuré dans son deuxième mode de fonctionnement ; (iii) un compresseur configuré pour comprimer le fluide caloriporteur circulant dans le circuit hydraulique ; (iv) un deuxième échangeur thermique comportant une zone d’échange surfacique entre le fluide caloriporteur circulant dans le circuit hydraulique et un flux d’air sortant du système de ventilation, le deuxième échangeur thermique étant configuré pour jouer le rôle d’un évaporateur lorsque le système de ventilation est configuré dans son premier mode de fonctionnement, et pour jouer le rôle d’un condenseur lorsque le système de ventilation est configuré dans son deuxième mode de fonctionnement ; (v) un détendeur configuré pour détendre le fluide caloriporteur circulant dans le circuit hydraulique.According to a first aspect of the invention, at least one of the aforementioned objectives is achieved with a ventilation system for a motor vehicle, the ventilation system comprising: (i) a hydraulic circuit allowing circulation of a heat transfer fluid in said hydraulic circuit, the hydraulic circuit forming a closed loop; (ii) a first heat exchanger comprising a surface exchange zone between the heat transfer fluid circulating in the hydraulic circuit and an air flow entering the ventilation system, the first heat exchanger being configured to play the role of a condenser when the ventilation system is configured in its first mode of operation, and to act as an evaporator when the ventilation system is configured in its second mode of operation; (iii) a compressor configured to compress the heat transfer fluid circulating in the hydraulic circuit; (iv) a second heat exchanger comprising a surface exchange zone between the heat transfer fluid circulating in the hydraulic circuit and an air flow leaving the ventilation system, the second heat exchanger being configured to play the role of an evaporator when the ventilation system is configured in its first mode of operation, and to act as a condenser when the ventilation system is configured in its second mode of operation; (v) an expander configured to expand the heat transfer fluid circulating in the hydraulic circuit.
Dans le système de ventilation conforme au premier aspect de l’invention, en aval du deuxième échangeur thermique selon le sens du flux d’air dans le système de ventilation, le système de ventilation comporte un dispositif piloté pour orienter sélectivement le flux d’air sortant du deuxième échangeur thermique vers un intérieur d’un habitacle du véhicule automobile ou vers un extérieur dudit habitacle.In the ventilation system according to the first aspect of the invention, downstream of the second heat exchanger according to the direction of the air flow in the ventilation system, the ventilation system comprises a controlled device for selectively directing the air flow leaving the second heat exchanger towards an interior of a passenger compartment of the motor vehicle or towards an exterior of said passenger compartment.
Le système de ventilation conforme au premier aspect de l’invention est configuré pour alternativement chauffer ou refroidir le flux d’air. Le flux d’air est chauffé ou refroidi en amont d’un circuit de distribution d’air alimentant l’habitacle du véhicule.The ventilation system according to the first aspect of the invention is configured to alternately heat or cool the air flow. The air flow is heated or cooled upstream of an air distribution circuit supplying the passenger compartment of the vehicle.
Dans le système de ventilation conforme au premier aspect de l’invention, le circuit hydraulique est un circuit fermé qui permet la circulation du fluide caloriporteur afin de mettre en œuvre un cycle thermodynamique pour transférer des calories entre le flux d’air traversant le système de ventilation et chaque échangeur thermique dudit système de ventilation.In the ventilation system according to the first aspect of the invention, the hydraulic circuit is a closed circuit which allows the circulation of the heat transfer fluid in order to implement a thermodynamic cycle to transfer calories between the air flow passing through the ventilation and each heat exchanger of said ventilation system.
Dans le système de ventilation conforme au premier aspect de l’invention, le fluide caloriporteur mis en œuvre est par exemple un fluide sous-critique. Au sens de l’invention, le fluide caloriporteur peut être à l’état liquide ou gazeux, selon son état et sa position dans le circuit hydraulique.In the ventilation system according to the first aspect of the invention, the heat transfer fluid used is for example a subcritical fluid. Within the meaning of the invention, the heat transfer fluid can be in the liquid or gaseous state, depending on its state and its position in the hydraulic circuit.
Dans le système de ventilation conforme au premier aspect de l’invention, le compresseur est un dispositif de compression de fluide caloriporteur. Le compresseur permet de comprimer et de mettre en circulation le fluide caloriporteur.In the ventilation system according to the first aspect of the invention, the compressor is a device for compressing heat transfer fluid. The compressor compresses and circulates the heat transfer fluid.
Dans le système de ventilation conforme au premier aspect de l’invention, le premier échangeur thermique est configuré pour réaliser un échange thermique avec le flux d’air entrant dans le système de ventilation. Lorsque l’invention est mise en œuvre, le flux d’air entre dans le système de ventilation en front du véhicule automobile sur lequel il est destiné à être embarqué.In the ventilation system according to the first aspect of the invention, the first heat exchanger is configured to carry out a heat exchange with the flow of air entering the ventilation system. When the invention is implemented, the air flow enters the ventilation system in front of the motor vehicle on which it is intended to be embarked.
Dans le premier mode de fonctionnement du système de ventilation conforme au premier aspect de l’invention, le premier échangeur thermique est mis en œuvre en tant que condenseur et le deuxième échangeur thermique est mis en œuvre en tant qu’évaporateur. Alors, le flux d’air pris au niveau du dispositif piloté est un flux d’air refroidi.In the first mode of operation of the ventilation system according to the first aspect of the invention, the first heat exchanger is implemented as a condenser and the second heat exchanger is implemented as an evaporator. Then, the flow of air taken at the level of the controlled device is a flow of cooled air.
Dans le deuxième mode de fonctionnement du système de ventilation conforme au premier aspect de l’invention, le premier échangeur thermique est mis en œuvre en tant qu’évaporateur et le deuxième échangeur thermique est mis en œuvre en tant que condenseur. Alors, le flux d’air pris au niveau du dispositif piloté est un flux d’air réchauffé.In the second mode of operation of the ventilation system according to the first aspect of the invention, the first heat exchanger is implemented as an evaporator and the second heat exchanger is implemented as a condenser. Then, the air flow taken in at the level of the controlled device is a heated air flow.
Dans le système de ventilation conforme au premier aspect de l’invention, le deuxième échangeur thermique est configuré pour traiter thermiquement le flux d’air destiné à être orienté par le dispositif piloté.In the ventilation system according to the first aspect of the invention, the second heat exchanger is configured to thermally treat the air flow intended to be directed by the controlled device.
Un tel système de ventilation, pourvu d’un dispositif piloté, permet d’assurer une déviation du flux d’air, et notamment du flux d’air réchauffé, vers l’extérieur de l’habitacle. Cette déviation du flux d’air est mise en œuvre avantageusement pour un temps donné, le système de ventilation autorisant également une orientation du flux d’air réchauffé vers l’habitacle. Ainsi, cette solution permet de préserver l’habitacle d’un effet de « flash fogging », et permet de chauffer/refroidi un habitacle, tout en étant simple à mettre en œuvre. Le système de ventilation selon l’invention présente l’avantage de pallier les inconvénients cités plus haut, sans avoir à apporter de modification importante au véhicule automobile qu’il équipe.Such a ventilation system, provided with a controlled device, makes it possible to deflect the flow of air, and in particular the flow of heated air, towards the outside of the passenger compartment. This deviation of the flow of air is advantageously implemented for a given time, the ventilation system also allowing a direction of the flow of heated air towards the passenger compartment. Thus, this solution makes it possible to preserve the passenger compartment from a “flash fogging” effect, and makes it possible to heat/cool a passenger compartment, while being simple to implement. The ventilation system according to the invention has the advantage of overcoming the drawbacks mentioned above, without having to make any significant modification to the motor vehicle that it equips.
Le système de ventilation conforme au premier aspect de l’invention comprend avantageusement au moins un des perfectionnements ci-dessous, les caractéristiques techniques formant ces perfectionnements pouvant être prises seules ou en combinaison :The ventilation system in accordance with the first aspect of the invention advantageously comprises at least one of the improvements below, the technical characteristics forming these improvements being able to be taken alone or in combination:
- le dispositif piloté comporte : (i) au moins un premier conduit en communication fluidique avec le système de ventilation au niveau du deuxième échangeur thermique, l’au moins un premier conduit débouchant dans l’habitacle ; (ii) au moins un deuxième conduit en communication fluidique avec le système de ventilation au niveau du deuxième échangeur thermique, l’au moins un deuxième conduit débouchant en dehors de l’habitacle ; (iii) une vanne pilotée configurée pour pouvoir prendre n’importe quelle configuration entre une première configuration dans laquelle le premier conduit est fermé et le deuxième conduit est ouvert et une deuxième configuration dans laquelle le premier conduit est ouvert et le deuxième conduit est fermé. Dans le dispositif piloté, le au moins premier conduit est destiné à conduire le flux d’air depuis le deuxième échangeur thermique vers l’habitacle. Dans le dispositif piloté, le au moins deuxième conduit est destiné à conduire le flux d’air depuis le deuxième échangeur thermique vers un environnement extérieur à l’habitacle. Dans le dispositif piloté, la vanne pilotée est destinée à orienter le flux d’air vers l’habitacle ou vers l’environnement extérieur à l’habitacle. La vanne pilotée du dispositif piloté permet d’orienter, vers l’habitacle ou dans un environnement extérieur à l’habitacle, le flux d’air refroidi par le deuxième échangeur en évaporateur et le flux d’air réchauffé par le deuxième échangeur en condenseur. Avantageusement, pour éviter le « flash fogging », la vanne pilotée du dispositif piloté permet d’orienter successivement : (i) vers l’habitacle le flux d’air refroidi par le deuxième échangeur en évaporateur, (ii) puis dans un environnement extérieur à l’habitacle le flux d’air réchauffé par le deuxième échangeur en condenseur, (iii) et enfin vers l’habitacle le flux d’air réchauffé par le deuxième échangeur en condenseur ;- the controlled device comprises: (i) at least one first conduit in fluid communication with the ventilation system at the level of the second heat exchanger, the at least one first conduit opening into the passenger compartment; (ii) at least one second duct in fluid communication with the ventilation system at the level of the second heat exchanger, the at least one second duct opening outside the passenger compartment; (iii) a piloted valve configured to be able to assume any configuration between a first configuration in which the first conduit is closed and the second conduit is open and a second configuration in which the first conduit is open and the second conduit is closed. In the controlled device, the at least first conduit is intended to conduct the flow of air from the second heat exchanger to the passenger compartment. In the controlled device, the at least second conduit is intended to conduct the flow of air from the second heat exchanger to an environment outside the passenger compartment. In the piloted device, the piloted valve is intended to direct the flow of air towards the passenger compartment or towards the environment outside the passenger compartment. The controlled valve of the controlled device makes it possible to direct, towards the passenger compartment or in an environment outside the passenger compartment, the flow of air cooled by the second exchanger as an evaporator and the flow of air heated by the second exchanger as a condenser . Advantageously, to avoid "flash fogging", the controlled valve of the controlled device makes it possible to direct successively: (i) towards the passenger compartment the flow of air cooled by the second exchanger in evaporator, (ii) then in an external environment to the passenger compartment the air flow heated by the second condenser exchanger, (iii) and finally to the passenger compartment the air flow heated by the second condenser exchanger;
- le système de ventilation conforme au premier aspect de l’invention est préférentiellement piloté par un procédé de pilotage conforme à un deuxième aspect de l’invention et tel que décrit ci-après.- the ventilation system in accordance with the first aspect of the invention is preferably controlled by a control method in accordance with a second aspect of the invention and as described below.
Selon un deuxième aspect de l’invention, il est proposé un procédé de pilotage d’un système de ventilation conforme au premier aspect de l’invention ou selon l’un quelconque de ses perfectionnements, le système de ventilation étant configurable selon au moins (I) un premier mode de fonctionnement dans lequel le système de ventilation refroidit un air propulsé dans l’habitacle du véhicule automobile, et (II) un deuxième mode de fonctionnement dans lequel le système de ventilation réchauffe l’air propulsé dans ledit habitacle, le procédé de pilotage comportant les étapes suivantes : (i) une étape de détermination d’une enthalpie produite par le système de ventilation dans son premier mode de fonctionnement pour refroidir l’air propulsé dans l’habitacle ; (ii) une étape de calcul d’une quantité d’eau condensée sur le deuxième échangeur thermique lorsque le système de ventilation est dans son premier mode de fonctionnement ; (iii) une étape de détermination d’une durée de chauffage nécessaire pour évaporer l’eau condensée sur le deuxième échangeur thermique ; (iv) une étape de pilotage du dispositif piloté afin d’orienter l’air propulsé par le système de ventilation en dehors de l’habitacle pendant la durée déterminée.According to a second aspect of the invention, there is proposed a method for controlling a ventilation system in accordance with the first aspect of the invention or according to any one of its improvements, the ventilation system being configurable according to at least ( I) a first mode of operation in which the ventilation system cools air propelled into the passenger compartment of the motor vehicle, and (II) a second mode of operation in which the ventilation system heats the air propelled into said passenger compartment, the control method comprising the following steps: (i) a step of determining an enthalpy produced by the ventilation system in its first mode of operation to cool the air propelled into the passenger compartment; (ii) a step of calculating a quantity of water condensed on the second heat exchanger when the ventilation system is in its first mode of operation; (iii) a step of determining a heating time necessary to evaporate the condensed water on the second heat exchanger; (iv) a step of controlling the controlled device in order to direct the air propelled by the ventilation system outside the passenger compartment for the determined duration.
Dans le procédé de pilotage conforme au deuxième aspect de l’invention, le système de ventilation peut être mis en œuvre selon deux modes alternatifs. Le premier mode de fonctionnement permet de refroidi l’habitacle du véhicule automobile, et le deuxième mode de fonctionnement permet de réchauffer l’habitacle du véhicule automobile. On comprend que l’air propulsé dans l’habitacle est un flux d’air orienté par le dispositif piloté du système de ventilation.In the control method in accordance with the second aspect of the invention, the ventilation system can be implemented according to two alternative modes. The first operating mode makes it possible to cool the passenger compartment of the motor vehicle, and the second operating mode makes it possible to heat the passenger compartment of the motor vehicle. It is understood that the air propelled into the passenger compartment is an air flow directed by the controlled device of the ventilation system.
Dans le procédé de pilotage conforme au deuxième aspect de l’invention, l’étape de détermination de l’enthalpie permet de déterminer une enthalpie produite par le système de ventilation dans son premier mode de fonctionnement. Autrement dit, l’étape de détermination permet de déterminer une quantité d’énergie produite par le système de ventilation pour refroidir l’air propulsé dans l’habitacle. Avantageusement, l’enthalpie est déterminée lors de l’étape de détermination d’une enthalpie par modèle numérique.In the control method in accordance with the second aspect of the invention, the step of determining the enthalpy makes it possible to determine an enthalpy produced by the ventilation system in its first mode of operation. In other words, the determination step makes it possible to determine a quantity of energy produced by the ventilation system to cool the air propelled into the passenger compartment. Advantageously, the enthalpy is determined during the step of determining an enthalpy by numerical model.
Dans le procédé de pilotage conforme au deuxième aspect de l’invention, l’étape de calcul permet de calculer une quantité d’eau condensée sur le deuxième échangeur thermique lorsque le système de ventilation est dans son premier mode de fonctionnement. On comprend que la quantité d’eau condensée sur le deuxième échangeur thermique lorsque le système de ventilation est dans son premier mode de fonctionnement dépend de l’enthalpie produite par le système de ventilation dans son premier mode de fonctionnement. Avantageusement, la quantité d’eau condensée sur le deuxième échangeur thermique est calculée lors de l’étape de calcul par un modèle numérique d'air humide basé sur le diagramme de Mollier. En particulier, dans le procédé de pilotage conforme au deuxième aspect de l’invention, la quantité d’eau condensée sur le deuxième échangeur thermique peut être calculée en utilisant un logiciel de simulation et/ou de modélisation. Un tel logiciel permet par exemple de calculer les propriétés du flux d’air à l'entrée du deuxième échangeur thermique. Puis, l'enthalpie du flux d’air à la saturation de la condensation est calculée. Ensuite, un bilan enthalpique permet de calculer l'énergie nécessaire pour démarrer la condensation. Le bilan enthalpique se présente sous la forme de l’équation suivante : Q = m_air * (H1-H2), où « Q » est l’énergie nécessaire à la condensation de l’eau sur le condenseur, « m_air » est le flux massique de l’air qui traverse l’évaporateur et « (H1-H2) » l’enthalpie. Si l'énergie changée avec le fluide caloriporteur dépasse l'énergie de saturation de la condensation, l'eau dans le flux d’air commence à se condenser, alors la valeur d'humidité relative reste de 100%. En utilisant le même bilan enthalpique l'enthalpie de sortie de l'air peut être calculée. La masse d'eau condensée sur le deuxième échangeur thermique se présente sous la forme de l’équation suivante : M_cond = M(x_int-x_ext), où « M » est la masse d'eau condensée sur le deuxième échangeur thermique, « x_int » l’’humidité de l’air entrant dans le deuxième échangeur thermique et « x_ext » l’’humidité de l’air en sortie du deuxième échangeur thermique. En inversant la méthode, le temps nécessaire à l'évaporation de la masse d’eau condensée peut être calculé.In the control method in accordance with the second aspect of the invention, the calculation step makes it possible to calculate a quantity of condensed water on the second heat exchanger when the ventilation system is in its first mode of operation. It is understood that the quantity of water condensed on the second heat exchanger when the ventilation system is in its first mode of operation depends on the enthalpy produced by the ventilation system in its first mode of operation. Advantageously, the quantity of water condensed on the second heat exchanger is calculated during the calculation step by a numerical model of humid air based on the Mollier diagram. In particular, in the control method in accordance with the second aspect of the invention, the quantity of water condensed on the second heat exchanger can be calculated using simulation and/or modeling software. Such software makes it possible, for example, to calculate the properties of the air flow at the inlet of the second heat exchanger. Then, the enthalpy of airflow at condensation saturation is calculated. Then, an enthalpy balance makes it possible to calculate the energy necessary to start the condensation. The enthalpy balance is in the form of the following equation: Q = m_air * (H1-H2), where "Q" is the energy required for the condensation of water on the condenser, "m_air" is the flow mass of the air passing through the evaporator and “(H1-H2)” the enthalpy. If the energy changed with the heat transfer fluid exceeds the saturation energy of condensation, the water in the air stream begins to condense, then the relative humidity value remains 100%. Using the same enthalpy balance the outlet enthalpy of the air can be calculated. The mass of condensed water on the second heat exchanger is in the form of the following equation: M_cond = M(x_int-x_ext), where "M" is the mass of condensed water on the second heat exchanger, "x_int » the humidity of the air entering the second heat exchanger and « x_ext » the humidity of the air leaving the second heat exchanger. By reversing the method, the time required for the evaporation of the mass of condensed water can be calculated.
Dans le procédé de pilotage conforme au deuxième aspect de l’invention, l’étape de détermination d’une durée de chauffage permet de déterminer la durée de chauffage nécessaire pour évaporer l’eau condensée sur le deuxième échangeur thermique. On comprend que tant qu’il y a de l’eau condensée sur le deuxième échangeur thermique, l’air propulsé dans l’habitacle se charge d’humidité et contribue ainsi au « flash fogging ». En l’absence d’eau condensée sur le deuxième échangeur thermique, notamment après évaporation de celle-ci, l’air propulsé devient non-chargé en humidité ce qui contribue à éviter le « flash fogging ». Avantageusement, la durée de chauffage est déterminée lors de l’étape de détermination d’une durée de chauffage par modèle numérique.In the control method according to the second aspect of the invention, the step of determining a heating duration makes it possible to determine the heating duration necessary to evaporate the condensed water on the second heat exchanger. It is understood that as long as there is condensed water on the second heat exchanger, the air propelled into the passenger compartment is loaded with humidity and thus contributes to “flash fogging”. In the absence of condensed water on the second heat exchanger, in particular after evaporation of the latter, the propelled air becomes not loaded with humidity which helps to avoid "flash fogging". Advantageously, the heating duration is determined during the step of determining a heating duration by digital model.
Dans le procédé de pilotage conforme au deuxième aspect de l’invention, l’étape de pilotage permet de piloter le dispositif piloté afin d’orienter l’air propulsé par le système de ventilation en dehors de l’habitacle pendant la durée déterminée. On comprend qu’à l’issue de la durée déterminée lors de l’étape de détermination, l’eau qui était condensée sur le deuxième échangeur thermique est évaporée et l’air propulsé, non-chargé en humidité, peut être orienté vers l’habitacle.In the piloting method in accordance with the second aspect of the invention, the piloting step makes it possible to pilot the piloted device in order to direct the air propelled by the ventilation system outside the passenger compartment for the determined duration. It is understood that at the end of the period determined during the determination step, the water which was condensed on the second heat exchanger is evaporated and the propelled air, not loaded with humidity, can be directed towards the cabin.
Un tel procédé de pilotage, pourvu d’un système de ventilation à dispositif piloté, permet d’assurer une déviation du flux d’air réchauffé vers l’extérieur de l’habitacle, pendant une durée optimale permettant d’éliminer l’humidité dans un environnement extérieur à l’habitacle. Cette déviation du flux d’air est mise en œuvre pour une durée déterminée avant que le système de ventilation autorise l’entrée du flux d’air réchauffé vers l’habitacle. Ainsi, cette solution permet de préserver l’habitacle d’un effet de « flash fogging », et permet de chauffer/refroidi un habitacle, tout en étant simple à mettre en œuvre.Such a control method, provided with a ventilation system with a controlled device, makes it possible to ensure a deflection of the flow of heated air towards the outside of the passenger compartment, for an optimal duration allowing the elimination of humidity in an environment outside the cabin. This deviation of the air flow is implemented for a determined period before the ventilation system allows the entry of the heated air flow to the passenger compartment. Thus, this solution makes it possible to preserve the passenger compartment from a “flash fogging” effect, and makes it possible to heat/cool a passenger compartment, while being simple to implement.
Le procédé de pilotage conforme au deuxième aspect de l’invention comprend avantageusement au moins un des perfectionnements ci-dessous, les caractéristiques techniques formant ces perfectionnements pouvant être prises seules ou en combinaison :The control method in accordance with the second aspect of the invention advantageously comprises at least one of the improvements below, the technical characteristics forming these improvements being able to be taken alone or in combination:
- l’étape de détermination de l’enthalpie est réalisée lorsque le système de ventilation est configuré dans son premier mode de fonctionnement. On comprend que c’est lorsqu’il est mis en œuvre dans le premier mode de fonctionnement que le système de ventilation produit une quantité d’énergie donnée pour refroidir l’air propulsé dans l’habitacle, ladite quantité d’énergie étant déterminée lors de l’étape de détermination ;- the enthalpy determination step is performed when the ventilation system is configured in its first operating mode. It is understood that it is when it is implemented in the first mode of operation that the ventilation system produces a given quantity of energy to cool the air propelled into the passenger compartment, said quantity of energy being determined during the determination step;
- l’étape de détermination de la durée de chauffage est réalisée lorsque le système de ventilation a commuté depuis le premier mode de fonctionnement vers le deuxième mode de fonctionnement. On entend que, lorsque le système de ventilation est mis en œuvre dans son premier mode de fonctionnement puis dans son deuxième mode de fonctionnement, l’effet de « flash fogging » est susceptible de se produire. Aussi, l’étape de détermination de la durée de chauffage contribue alors à l’éviter ;- the step of determining the heating duration is carried out when the ventilation system has switched from the first operating mode to the second operating mode. It is understood that, when the ventilation system is implemented in its first mode of operation and then in its second mode of operation, the effect of "flash fogging" is likely to occur. Also, the step of determining the duration of heating then contributes to avoiding it;
- l’étape de détermination de la durée de chauffage est déterminée en fonction de la quantité d’eau calculée et d’une puissance de chauffage du système de ventilation. La durée de chauffage sera proportionnelle à la quantité d’eau calculée et inversement proportionnelle à la puissance de chauffage du système de ventilation. Il est entendu que le calcul de la durée de chauffage se fait en considérant le phénomène d’évaporation et en supposant l’existence d’une masse d’eau condensée au niveau du deuxième échangeur thermique. Cette masse d’eau condensée est en état de saturation par rapport au diagramme humide sur une courbe de saturation. Connaissant la puissance de chauffage du système de ventilation cédée par le deuxième échangeur thermique en mode condenseur, cette puissance permet d’atteindre l’enthalpie d’évaporation. Une température d’évaporation de cette masse d’eau est par exemple calculée par un outil de simulation et/ou modélisation numérique. La quantité de chaleur est déterminée par la formule suivante : « Q = mcdT » où « Q » est la quantité de chaleur ; « c » est la capacité thermique de l’eau connue ; « dT » est la différence de température entre la température de l’eau et la température d’évaporation. La durée « t » est finalement calculée via l’équation « t = Q/Pth », où « Pth » est la puissance cédée par le condenseur ;- the step of determining the heating duration is determined according to the calculated quantity of water and a heating power of the ventilation system. The heating time will be proportional to the calculated amount of water and inversely proportional to the heating power of the ventilation system. It is understood that the calculation of the heating time is done by considering the phenomenon of evaporation and assuming the existence of a mass of condensed water at the level of the second heat exchanger. This mass of condensed water is in a state of saturation compared to the wet diagram on a saturation curve. Knowing the heating power of the ventilation system transferred by the second heat exchanger in condenser mode, this power makes it possible to reach the enthalpy of evaporation. An evaporation temperature of this mass of water is for example calculated by a simulation and/or numerical modeling tool. The amount of heat is determined by the following formula: "Q = mcdT" where "Q" is the amount of heat; “c” is the known heat capacity of water; “dT” is the temperature difference between the water temperature and the evaporation temperature. The duration "t" is finally calculated using the equation "t = Q/Pth", where "Pth" is the power transferred by the condenser;
- le procédé de pilotage comporte une étape préalable de détermination d’une température et/ou d’une hygrométrie d’un air extérieur à l’habitacle. L’étape de détermination permet de mesurer d’une température et/ou d’une hygrométrie d’un air extérieur à l’habitacle. Avantageusement, une mesure est mise en œuvre par un capteur ou une lecture d’informations disponible sur un réseau de communication du véhicule automobile.- the control process includes a preliminary step of determining a temperature and/or a humidity of air outside the passenger compartment. The determination step makes it possible to measure a temperature and/or a hygrometry of air outside the passenger compartment. Advantageously, a measurement is implemented by a sensor or a reading of information available on a communication network of the motor vehicle.
Selon un troisième aspect de l’invention, il est proposé un véhicule automobile comportant un système de ventilation conforme au premier aspect de l’invention ou selon l’un quelconque de ses perfectionnements et une unité de commande configurée pour piloter le système de ventilation en mettant en œuvre le procédé de pilotage conforme au deuxième aspect de l’invention ou selon l’un quelconque de ses perfectionnements.According to a third aspect of the invention, a motor vehicle is proposed comprising a ventilation system in accordance with the first aspect of the invention or according to any one of its improvements and a control unit configured to control the ventilation system in implementing the piloting method in accordance with the second aspect of the invention or according to any one of its improvements.
Des modes de réalisation variés de l’invention sont prévus, intégrant selon l’ensemble de leurs combinaisons possibles les différentes caractéristiques optionnelles exposées ici.Various embodiments of the invention are provided, integrating according to all of their possible combinations the various optional characteristics set out here.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore au travers de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :Other characteristics and advantages of the invention will become apparent through the description which follows on the one hand, and several embodiments given by way of indication and not limiting with reference to the appended diagrammatic drawings on the other hand, on which :
Bien entendu, les caractéristiques, les variantes et les différentes formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur.Of course, the characteristics, the variants and the different embodiments of the invention can be associated with each other, according to various combinations, insofar as they are not incompatible or exclusive of each other. In particular, variants of the invention may be imagined comprising only a selection of characteristics described below in isolation from the other characteristics described, if this selection of characteristics is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention from to the state of the prior art.
En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s’oppose à cette combinaison sur le plan technique.In particular, all the variants and all the embodiments described can be combined with each other if nothing prevents this combination from a technical point of view.
Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.In the figures, the elements common to several figures retain the same reference.
La
Dans la
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On comprend que le flux d’air orienté par le dispositif piloté 12 est avantageusement chauffé ou refroidi par le deuxième échangeur thermique 6 amont audit dispositif piloté 12. La
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On comprend que le circuit hydraulique 28 forme une boucle fermée de circulation d’un fluide caloriporteur, non représenté. Le premier échangeur thermique 5 est configuré pour fonctionner en condenseur lorsque le deuxième échangeur thermique 6 fonctionne en évaporateur, et inversement. On comprend que le circuit hydraulique 28 peut comprendre une valve d’inversion du sens de circulation du fluide caloriporteur, non représentée, afin d’inverser le sens de circulation du fluide caloriporteur selon le mode de fonctionnement 100, 200 choisi. Il est entendu qu’une telle valve d’inversion respecte le sens unique de circulation du fluide caloriporteur au travers du condenseur.It is understood that the hydraulic circuit 28 forms a closed circulation loop of a heat transfer fluid, not shown. The first heat exchanger 5 is configured to operate as a condenser when the second heat exchanger 6 operates as an evaporator, and vice versa. It is understood that the hydraulic circuit 28 may include a valve for reversing the direction of circulation of the heat transfer fluid, not shown, in order to reverse the direction of circulation of the heat transfer fluid according to the operating mode 100, 200 chosen. It is understood that such a reversal valve respects the one-way flow of the heat transfer fluid through the condenser.
La
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En synthèse, l’invention concerne un système de ventilation 3 pour véhicule automobile 1, le système de ventilation 3 comportant un circuit hydraulique 28 formant une boucle fermée de circulation d’un fluide caloriporteur, un premier échangeur thermique 5 configuré en condenseur lorsque le système de ventilation 3 mis en œuvre dans son premier mode de fonctionnement 100, configuré en évaporateur lorsque le système de ventilation 3 est mis en œuvre dans son deuxième mode de fonctionnement 200, un compresseur 30, le deuxième échangeur thermique 6 configuré en évaporateur lorsque le système de ventilation 3 mis en œuvre dans son premier mode de fonctionnement 100 et configuré en condenseur lorsque le système de ventilation 3 est mis en œuvre dans son deuxième mode de fonctionnement 200, et un détendeur 31. Conformément à l’invention, en aval du deuxième échangeur thermique 6 selon le sens du flux d’air dans le système de ventilation 3, le système de ventilation 3 comporte un dispositif piloté 12 pour orienter sélectivement le flux d’air sortant du deuxième échangeur thermique 6 vers un intérieur 13 d’un habitacle 2 du véhicule automobile 1 ou vers un extérieur 14 dudit habitacle 2.In summary, the invention relates to a ventilation system 3 for a motor vehicle 1, the ventilation system 3 comprising a hydraulic circuit 28 forming a closed circulation loop for a heat transfer fluid, a first heat exchanger 5 configured as a condenser when the system ventilation system 3 implemented in its first operating mode 100, configured as an evaporator when the ventilation system 3 is implemented in its second operating mode 200, a compressor 30, the second heat exchanger 6 configured as an evaporator when the system ventilation system 3 implemented in its first mode of operation 100 and configured as a condenser when the ventilation system 3 is implemented in its second mode of operation 200, and an expansion valve 31. In accordance with the invention, downstream of the second heat exchanger 6 according to the direction of the air flow in the ventilation system 3, the ventilation system 3 comprises a controlled device 12 to selectively direct the flow of air leaving the second heat exchanger 6 towards an interior 13 of a passenger compartment 2 of the motor vehicle 1 or to an exterior 14 of said passenger compartment 2.
Bien sûr, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l’invention. Notamment, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l’invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. En particulier toutes les variantes et modes de réalisation décrits précédemment sont combinables entre eux.Of course, the invention is not limited to the examples which have just been described and many adjustments can be made to these examples without departing from the scope of the invention. In particular, the different characteristics, forms, variants and embodiments of the invention may be associated with each other in various combinations insofar as they are not incompatible or exclusive of each other. In particular, all the variants and embodiments described above can be combined with each other.
Claims (8)
- un circuit hydraulique (28) permettant une circulation d’un fluide caloriporteur dans ledit circuit hydraulique (28), le circuit hydraulique (28) formant une boucle fermée ;
- un premier échangeur thermique (5) comportant une zone d’échange surfacique (32) entre le fluide caloriporteur circulant dans le circuit hydraulique (28) et un flux d’air entrant dans le système de ventilation (3), le premier échangeur thermique (5) étant configuré pour jouer le rôle d’un condenseur lorsque le système de ventilation (3) est configuré dans son premier mode de fonctionnement (100), et pour jouer le rôle d’un évaporateur lorsque le système de ventilation (3) est configuré dans son deuxième mode de fonctionnement (200) ;
- un compresseur (30) configuré pour comprimer le fluide caloriporteur circulant dans le circuit hydraulique (28) ;
- un deuxième échangeur thermique (6) comportant une zone d’échange surfacique (33) entre le fluide caloriporteur circulant dans le circuit hydraulique (28) et un flux d’air sortant du système de ventilation (3), le deuxième échangeur thermique (6) étant configuré pour jouer le rôle d’un évaporateur lorsque le système de ventilation (3) est configuré dans son premier mode de fonctionnement (100), et pour jouer le rôle d’un condenseur lorsque le système de ventilation (3) est configuré dans son deuxième mode de fonctionnement (200) ;
- un détendeur (31) configuré pour détendre le fluide caloriporteur circulant dans le circuit hydraulique (28) ;
caractérisé en ce que, en aval du deuxième échangeur thermique (6) selon le sens du flux d’air dans le système de ventilation (3), le système de ventilation (3) comporte un dispositif piloté (12) pour orienter sélectivement le flux d’air sortant du deuxième échangeur thermique (6) vers un intérieur (13) d’un habitacle (2) du véhicule automobile (1) ou vers un extérieur (14) dudit habitacle (2).Ventilation system (3) for a motor vehicle (1), the ventilation system (3) comprising:
- a hydraulic circuit (28) allowing circulation of a heat transfer fluid in said hydraulic circuit (28), the hydraulic circuit (28) forming a closed loop;
- a first heat exchanger (5) comprising a surface exchange zone (32) between the heat transfer fluid circulating in the hydraulic circuit (28) and an air flow entering the ventilation system (3), the first heat exchanger (5) being configured to act as a condenser when the ventilation system (3) is configured in its first operating mode (100), and to act as an evaporator when the ventilation system (3) is configured in its second mode of operation (200);
- a compressor (30) configured to compress the heat transfer fluid circulating in the hydraulic circuit (28);
- a second heat exchanger (6) comprising a surface exchange zone (33) between the heat transfer fluid circulating in the hydraulic circuit (28) and a flow of air leaving the ventilation system (3), the second heat exchanger ( 6) being configured to play the role of an evaporator when the ventilation system (3) is configured in its first operating mode (100), and to play the role of a condenser when the ventilation system (3) is configured in its second mode of operation (200);
- an expansion valve (31) configured to expand the heat transfer fluid circulating in the hydraulic circuit (28);
characterized in that, downstream of the second heat exchanger (6) in the direction of the air flow in the ventilation system (3), the ventilation system (3) comprises a controlled device (12) for selectively directing the flow of air leaving the second heat exchanger (6) towards an interior (13) of a passenger compartment (2) of the motor vehicle (1) or towards an exterior (14) of said passenger compartment (2).
- au moins un premier conduit (15) en communication fluidique avec le système de ventilation (3) au niveau du deuxième échangeur thermique (6), l’au moins un premier conduit (15) débouchant dans l’habitacle (2) ;
- au moins un deuxième conduit (16) en communication fluidique avec le système de ventilation (3) au niveau du deuxième échangeur thermique (6), l’au moins un deuxième conduit (16) débouchant en dehors de l’habitacle (2) ;
- une vanne pilotée (19) configurée pour pouvoir prendre n’importe quelle configuration entre une première configuration (24) dans laquelle le premier conduit (15) est fermé et le deuxième conduit (16) est ouvert et une deuxième configuration (25) dans laquelle le premier conduit (15) est ouvert et le deuxième conduit (16) est fermé.Ventilation system (3) according to the preceding claim, in which the controlled device (12) comprises:
- at least one first conduit (15) in fluid communication with the ventilation system (3) at the level of the second heat exchanger (6), the at least one first conduit (15) opening into the passenger compartment (2);
- at least one second conduit (16) in fluid communication with the ventilation system (3) at the level of the second heat exchanger (6), the at least one second conduit (16) opening outside the passenger compartment (2) ;
- a piloted valve (19) configured to be able to take any configuration between a first configuration (24) in which the first conduit (15) is closed and the second conduit (16) is open and a second configuration (25) in which the first conduit (15) is open and the second conduit (16) is closed.
- une étape (320) de détermination d’une enthalpie produite par le système de ventilation (3) dans son premier mode de fonctionnement (100) pour refroidir l’air propulsé dans l’habitacle (2) ;
- une étape (330) de calcul d’une quantité d’eau condensée sur le deuxième échangeur thermique (6) lorsque le système de ventilation (3) est dans son premier mode de fonctionnement (100) ;
- une étape de détermination (340) d’une durée de chauffage nécessaire pour évaporer l’eau condensée sur le deuxième échangeur thermique (6) ;
- une étape de pilotage (350) du dispositif piloté (12) afin d’orienter l’air propulsé par le système de ventilation (3) en dehors de l’habitacle (2) pendant la durée déterminée.Control method (300) of a ventilation system (3) according to any one of the preceding claims, the ventilation system (3) being configurable according to at least (i) a first operating mode (100) in which the ventilation system (3) cools an air propelled into the passenger compartment (2) of the motor vehicle (1), and (ii) a second mode of operation (200) in which the ventilation system (3) heats the air propelled in said cockpit (2), the piloting method (300) comprising the following steps:
- a step (320) of determining an enthalpy produced by the ventilation system (3) in its first operating mode (100) to cool the air propelled into the passenger compartment (2);
- a step (330) of calculating a quantity of water condensed on the second heat exchanger (6) when the ventilation system (3) is in its first operating mode (100);
- a step of determining (340) a heating time required to evaporate the condensed water on the second heat exchanger (6);
- a control step (350) of the controlled device (12) in order to direct the air propelled by the ventilation system (3) outside the passenger compartment (2) for the determined duration.
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