ITTO20010763A1 - Procedimento per la determinazione della portata d'aria di un gruppo di riscaldamento, ventilazione e condizionamento d'aria di un autoveico - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Procedimento per la determinazione della portata d'aria di un gruppo di riscaldamento, ventilazione e condizionamento d'aria di un autoveicolo"

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un procedimento per la determinazione della portata d'aria di un gruppo di riscaldamento, ventilazione e condizionamento d'aria per l'abitacolo di un autoveicolo.

Più specificamente l'invenzione ha per oggetto un procedimento per la determinazione della portata d 'aria di un gruppo comprendente

un involucro di supporto nel quale sono definiti almeno un ingresso per l'aria da trattare ed almeno un'uscita per l'emissione dell'aria trattata nel gruppo, e

un ventilatore disposto in detto involucro di supporto ed azionato da un motore elettrico, per indurre un flusso tra detto almeno un ingresso e detta almeno un'uscita.

Gli autoveicoli sono sempre più frequentemente provvisti di un sistema di controllo del clima includente un gruppo di riscaldamento, ventilazione e condizionamento d'aria che tipicamente comprende, oltre al ventilatore suddetto, scambiatori di calore per raffreddare e/o riscaldare l'aria, condotti per convogliare l'aria dall'esterno e/o dall'interno dell'abitacolo al ventilatore, portelle per modificare il percorso dell'aria nel gruppo e la sua distribuzione in uscita, nonché attuatori e motori elettrici per comandare la movimentazione di dette portelle. A tali gruppi vengono poi accoppiati condotti destinati a convogliare l'aria trattata verso bocchette di erogazione in abitacolo, tipicamente realizzate in modo orientabile e con apertura regolabile.

Al fine di consentire un ottimale controllo del clima nell'abitacolo di un autoveicolo provvisto di un siffatto gruppo, è importante poter determinare la portata dell'aria immessa nell'abitacolo attraverso un tale gruppo.

Secondo la tecnica anteriore la portata dell'aria immessa in abitacolo da un siffatto gruppo viene determinata con il metodo cosiddetto del "body leakage": in estrema sintesi, con un sensore della pressione dell'aria nell'abitacolo si ricava la curva che rappresenta la pressione statica dell'aria in funzione della portata con l'ausilio di una soffiante (blower) calibrata esterna che soffia nell'abitacolo aria in quantità nota; tale aria fluisce attraverso un condotto flangiato che viene accoppiato ad una finestra dell'abitacolo, la flangià terminale di tale tubo essendo connessa in modo sigillato all'apertura di tale finestra.

Secondo tale metodo noto si ricava successivamente la curva caratteristica del ventilatore del gruppo proprio dell'autovettura, questa volta senza l'impiego di una soffiante esterna. Dall'incrocio delle curve così determinate si può ricavare un'indicazione della portata d'aria del gruppo nelle diverse condizioni di funzionamento.

Il metodo noto sopra descritto presenta svarianti inconvenienti.

In primo luogo esso richiede il ricorso a sensori di pressione dell'aria che sono piuttosto delicati e costosi. Il metodo comporta poi la determinazione delle suddette curve caratteristiche su ogni specifico modello di autoveicolo.

Inoltre, la curva di "body-leakage" ottenuta vale solo e soltanto per lo specifico autoveicolo per cui è stata ricavata, e per la configurazione dell'autoveicolo adottata nella misura. Può peraltro accadere che, a causa delle dispersioni intrinseche alla produzione, le chiusure, le aperture, gli sfiati possano essere diversi da un'esemplare all'altro del medesimo modello di autoveicolo. Può inoltre accadere che durante la marcia 1'utilizzatore alteri le condizioni di "leakage" dell'abitacolo, ad esempio semplicemente aprendo più o meno una o più finestre dell'abitacolo.

La misura realizzata con il metodo del "bodyleakage" viene effettuata una volta per tutte e non tiene conto della velocità dell'autoveicolo. Essa non consente inoltre di gestire in modo agevole tutte le possibili configurazioni di distribuzione dell'aria nell'abitacolo che l'utente o un sistema automatico di controllo del clima può selezionare nell'uso, né può tenere in conto gli effetti dell'ostruzione parziale o totale di una o più bocchette di erogazione dell'aria da parte dell'utilizzatore .

La presente invenzione ha dunque lo scopo di provvedere un procedimento che consenta la determinazione della portata d'aria di un gruppo di riscaldamento, ventilazione e condizionamento d'aria che superi gli inconvenienti sopra delineati nel metodo secondo la tecnica anteriore.

Questo ed altri scopi vengono realizzati secondo 1'invenzione con un procedimento le cui caratteristiche salienti sono definite nell'annessa rivendicazione 1.

Il metodo proposto dall'invenzione si basa sulla caratterizzazione specifica di un gruppo, indipendentemente dall'autoveicolo su cui esso verrà utilizzato.

Tale metodo non richiede inoltre apparecchiature particolarmente complesse od ingombranti, il rilevamento della portata potendo essere realizzato con un utilizzo di sensori poco costosi e relativamente poco invasivi. Esso consente inoltre la determinazione della portata in modo svincolato dalla configurazione del gruppo, delle bocchette di erogazione dell'aria in abitacolo e dell'autoveicolo in generale, ed in modo indipendente dalla velocità dell 'autoveicolo.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno dalla descrizione dettagliata che segue, effettuata a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

la figura 1 è una rappresentazione schematica di un gruppo di riscaldamento, ventilazione e condizionamento d'aria cui viene applicato il procedimento per la determinazione della portata d'aria secondo l'invenzione;

le figure 2 e 3 sono due schemi elettrici che mostrano parte dei dispositivi utilizzati nell'attuazione del procedimento secondo l'invenzione; e

la figura 4 è un diagramma che presenta una serie di curve caratteristiche che esprimono la portata d'aria di un gruppo come determinata con il procedimento secondo 1'invenzione.

Nella figura 1 con 1 è complessivamente indicato un gruppo di riscaldamento, ventilazione e condizionamento d'aria per un autoveicolo.

Tale gruppo comprende una struttura di supporto 2 nella quale sono definiti un primo ed un secondo ingresso 3, 4 per aria proveniente nel funzionamento dall'estero e rispettivamente dall'interno dell'abitacolo di un autoveicolo.

La struttura od involucro di supporto 2 del gruppo 1 presenta inoltre una pluralità di uscite, quali quelle indicate con 5, 6 e 7, per l'emissione verso l'abitacolo di aria trattata nel gruppo.

Nella realizzazione schematicamente ed esemplificativamente illustrata, l'apertura 5 è desti-nata ad inviare un flusso d'aria verso la superfi-cie interna del cristallo parabrezza dell'autoveicolo, l'apertura 6 è destinata ad essere collegata ad una pluralità di bocchette di ventilazione della parte medio-alta dell'abitacolo, mentre l’apertura 7 è destinata ad indirizzare un flusso d'aria trattata verso la regione inferiore dell'abitacolo.

Alle aperture di uscita 5, 6 e 7 sono associate rispettive portelle, indicate con 5a, 6a e 7a, che consentono di controllare l'efflusso dell'aria attraverso le associate aperture.

Un'ulteriore portella 8a consente di accoppiare selettivamente l'ingresso 3 per l'aria esterna oppure l'ingresso 4 per l'aria interna con una regione 9 definita nell'involucro di supporto 2, nella quale è disposto un elettroventilatore 10 che comprende una girante palettata 11 ed un motore elettrico di azionamento 12.

L'elettroventilatore 12, quando viene azionato, è atto ad indurre attraverso il gruppo 1 un flusso d'aria, fra l'ingresso 3 oppure l'ingresso 4 ed una o più delle uscite 5-7.

Nella struttura od involucro 2 del gruppo 1, a valle dell 'elettroventilatore 10, sono disposti un primo ed un secondo scambiatore di calore, indicati con 13 e 14.

Lo scambiatore di calore 13 è convenientemente l'evaporatore di un impianto frigorigeno di tipo sé noto .

Lo scambiatore di calore 14 è convenientemente del tipo liquido/aria, ed è inseribile nel circuito di raffreddamento a liquido del motore a combustione interna dell'autoveicolo.

Con 17 nella figura 1 è indicata un'ulteriore portella, la cui posizione consente di controllare l'accoppiamento delle uscite 5-7 con l'evaporatore 13 ed il riscaldatore 14.

Secondo l'invenzione, per la determinazione della caratteristica di portata d'aria un gruppo 1 del tipo del tipo sopra descritto viene disposto in una postazione di misura ed assoggettato ad una serie di operazioni che verranno ora descritte .

La portella 8a viene fatta passare nella posizione illustrata nella figura 1, in cui essa intercetta completamente l'ingresso 4 per l'aria proveniente dall'interno dell'abitacolo (ingresso di ricircolo) .

All'altro ingresso 3 del gruppo 1 viene accop-piato uno strumento misuratore di portata calibrato, quale quello indicato con 20 nella figura 1.

Si alimenta quindi il motore 12 del ventilatore 10 con una tensione avente un primo valore noto. Se tale motore è un motore in corrente continua destinato nel normale funzionamento ad essere alimentato con una tensione continua il cui valore è regolabile a mezzo di un reostato, nella postazione di misura il motore 12 del ventilatore viene collegato ad una sorgente di tensione continua di alimentazione nel modo illustrato nella figura 2.

In tale figura con 21 è indicato un generatore di tensione continua, che è accoppiato al motore 12 dell 'elettroventilatore tramite un reostato 22 provvisto di un cursore mobile 23.

Il motore 12 dell 'elettroventilatore viene inizialmente alimentato con un valore di tensione continua di valore prefissato, compreso nel range di normale variazione della tensione applicata a tale motore nel normale funzionamento a bordo di un autoveicolo. A titolo di esempio, al motore 12 viene dunque inizialmente applicata una tensione che mediante il reostato 22 viene regolata a 6V.

Si misura quindi, ad esempio a mezzo di un amperometro indicato con 24 nella figura 2, la cor-rente corrispondentemente assorbita dal motore 12 dell 'elettroventilatore , e mediante lo strumento 20 si rileva la portata d'aria che fluisce attraverso il gruppo 1 in una pluralità di condizioni di lavo-ro in cui le aperture di uscita 5-7 del gruppo so-no ad esempio inizialmente tutte compie talmente aperte, poi almeno una di esse è parzialmente chiusa, poi almeno una di esse è totalmente chiusa, ecc ..

In ciascuna di tali condizioni di lavoro, nella postazione di misura si rilevano e memorizzano il valore della tensione applicata al motore 12 del ventilatore, il valore della corrente da esso corrispondente assorbita, nonché il valore della portata d'aria indicata dallo strumento misuratore di portata 20.

Le terne di valori (portata, corrente, tensione) così ottenute sono rappresentabili ciascuna con un punto in un diagramma cartesiano quale quello mostrato nella figura 4. In tale figura in ordinata sono riportati i valori di portata d'aria, ad esempio in m<3>/h, mentre in ascissa è riportato il valore della corrente, ad esempio in ampere, misurata nel motore 12 dell'elettroventilatore .

Le terne di valori ottenute come sopra descritto corrispondono ad esempio ai punti della curva che nella figura 4 è indicata con A, la quale si riferisce ad un particolare valore di tensione di alimentazione applicata al motore 12 dell'elettroventilatore, ad esempio pari a 6V.

Convenientemente, nella postazione di misura si ripetono quindi le operazioni precedentemente descritte mentre si applica al motore 12 dell'elettroventilatore un diverso valore di tensione di alimentazione ad esempio pari a 8V. Si ottengono così nuove terne di valori (portata, corrente, tensione) che nel diagramma della figura 4 corrispondono ai punti evidenziati della curva ivi indicata con B.

In modo analogo si possono quindi ottenere successivamente i punti delle curve che nella figura 4 sono indicate con C, D ed E, che corrispondono ai valori misurati mentre si applica al motore del-1<1 >elettroventilatore una tensione il cui valore è pari a 10V, 12V e, rispettivamente, 14V.

Le curve A-E della figura 4 rappresentano le caratteristiche di portata del gruppo di riscaldamento, ventilazione e condizionamento 1 sottoposto a misura.

Tali curve possono essere ottenute mediante metodi di interpolazione per sé noti, sulla base delle coordinate dei punti corrispondenti ai valori misurati .

Se il motore elettrico 12 del ventilatore del gruppo è invece destinato ad essere alimentato nel normale funzionamento con una tensione ad impulsi di frequenza fissa e di durata modulata (PWM), e dunque la sua velocità di rotazione nel funzionamento è regolabile variando il duty-cycle di detta tensione, nella postazione di misura come valore indicativo della tensione media alimentata a tale motore viene rilevato ad esempio il duty-cycle di tale tensione. In tal caso, anche la corrente fluente nel motore è modulata, e nella postazione di misura se ne deve ottenere il valore medio.

A tale scopo, come è schematicamente illustrato nella figura 3, nella postazione di misura il motore elettrico 12 dell'elettroventilatore 10 è accoppiato ad un generatore 25 di tensione ad impulsi di frequenza fissa e duty-cycle variabile. La corrente corrispondentemente fluente nel motore 12 viene rilevata ad esempio mediante un sensore ad effetto Hall 26 che già di per sé fornisce un'indicazione della corrente media.

Nella postazione di misura, applicando al mo-tore 12 dell 'elettroventilatore tensioni aventi differenti predeterminati valori di duty-cycle, si misurano corrispondentemente i valori medi della corrente fluente nel motore e con lo strumento 20 si rilevano corrispondentemente i valori della portata d'aria attraverso il gruppo 1 in diverse di condizioni di lavoro in cui progressivamente si occludono le uscite dì tale gruppo.

Con le terne di valori (duty-cycle della tensione, corrente media e portata d'aria) si può costruire un diagramma analogo a quello della figura 4, nel quale le diverse curve corrispondono ai diversi valori di duty-cycle della tensione alimentata al motore dell'elettroventilatore .

Nel caso di elettroventilatori alimentati con tensioni a duty-cycle variabile, nella postazione di misura si possono ripetere le misure con diversi valori di ampiezza della tensione di alimentazione, allo scopo di simulare quanto avviene poi a bordo di un autoveicolo per effetto delle variazioni della tensione di alimentazione (tensione di batteria) . Si ottiene allora, per ogni valore di ampiezza della tensione di alimentazione, un corrispondente diagramma del tipo mostrato nella figura 4, ovvero un corrispondente insieme di punti caratte-ristiche che, adeguatamente memorizzati, permettono poi nel normale funzionamento di determinare la portata d'aria del gruppo di riscaldamento, ventilazione e condizionamento d'aria anche al variare della tensione di alimentazione disponibile a bordo dell'autoveicolo .

Una volta rilevate le caratteristiche di portata di uno specifico tipo di gruppo di riscaldamento, ventilazione e condizionamento d'aria, le informazioni indicative delle sue caratteristiche di portata, siano esse sotto forma di dati o grafici memorizzati, consentono successivamente la determinazione della portata d'aria istantanea di un tale gruppo a bordo di un autoveicolo, durante il normale funzionamento del sistema di controllo del clima nell'abitacolo di tale autoveicolo.

A tale scopo, il sistema di controllo del clima viene predisposto con dispositivi di memoria, in cui sono memorizzati valori indicativi della tensione (media), della corrente (media) e della portata d'aria ottenuti in precedenza attuando in una postazione di misura il procedimento sopra descritto. Il sistema di controllo del clima viene quindi predisposto per acquisire i valori istantanei della tensione (media) applicata al motore del ventilato-re del gruppo a bordo dell'autoveicolo, e della corrente media fluente attraverso tale motore. Sul-la base del confronto di tali valori istantanei misurati con quelli memorizzati nei suddetti dispositivi di memoria, il sistema di controllo del clima è in grado di determinare il valore istantaneo della portata d'aria del gruppo di riscaldamento, ventilazione e condizionamento.

Tale informazione può essere convenientemente utilizzata per una migliore gestione del funzionamento del gruppo 1, al fine di conseguire un miglior controllo del clima.

Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, le forme di attuazione ed i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto è stato descritto ed illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione come definito nelle annesse rivendicazioni.

Nell'esempio di realizzazione precedentemente descritto, il misuratore calibrato di portata 20 è accoppiato ad un ingresso del gruppo di cui si vogliono determinare le caratteristiche di portata. In alternativa, è in linea di massima possibile operare accoppiando il misuratore calibrato di portata ad un'uscita del gruppo, agendo durante la misura sulle altre uscite del gruppo. Anche tale variante si intende ricompresa nell'ambito della presente invenzione.

Claims (4)

1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per la determinazione della caratteristica di portata d'aria di un gruppo di riscaldamento, ventilazione e condizionamento d'aria (1) per un autoveicolo, tale gruppo comprendendo un involucro di supporto (2) in cui sono definiti almeno un ingresso (3, 4) per l'aria da trattare ed almeno un'uscita (5-7) per l'emissione dell'aria trattata nel gruppo (1), e un ventilatore (10) azionato da un motore elettrico (12), disposto in detto involucro (2) per indurre un flusso d'aria tra detto almeno in ingresso (3, 4) e detta almeno un'uscita (5-7); il procedimento essendo caratterizzato dal fatto che a) a detto(a) almeno un ingresso (un'uscita) si accoppia uno strumento misuratore di portata calibrato (20); b) si alimenta il motore (12) del ventilatore (10) con una tensione avente un valore (medio) noto; Ci) si misura la corrente assorbita dal motore (12) del ventilatore (10) e si rileva la portata d'aria misurata da detto strumento (20) in una pluralità di condizioni in ciascuna delle quali almeno un'uscita del gruppo (1) è chiusa in una diversa misura; c2) si memorizzano per ognuna di dette condizioni un valore indicativo della tensione media alimentata al motore (12) del ventilatore (10), il valore della corrente (media) da esso assorbita, nonché il valore della corrispondente portata d'aria rilevata con detto strumento (20); d) si ripetono eventualmente le fasi Ci) e c2) alimentando il motore (12) del ventilatore (10) con una tensione (media) avente un valore diverso da quello precedente.
2. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, per un gruppo (1) in cui il ventilatore (10) è azionato da un motore elettrico (12) la cui velocità di rotazione è regolabile a mezzo di un reostato disposto tra il motore (12) ed una sorgente di tensione continua di alimentazione, il suddetto valore indicativo della tensione media alimentata al motore (12) essendo il valore della tensione continua applicata al motore (12) del ventilatore tramite detto reostato.
3. 3. Procedimento secondo la rivendicazione 1, per un gruppo (1) in cui il ventilatore (10) è azionato da un motore elettrico (12) alimentato con una tensione ad impulsi di frequenza fissa e di durata modulata, per cui la sua velocità di rotazione è regolabile variando il duty-cycle di detta tensione, il suddetto valore indicativo della tensione media alimentata a tale motore (12) essendo indicativo del duty-cycle di detta tensione.
4. 4 . Procedimento per la determinazione della portata istantanea di un gruppo di riscaldamento, ventilazione e condizionamento d'aria (1) a bordo di un autoveicolo, durante il normale funzionamento di tale gruppo (1), il procedimento essendo caratterizzato dal fatto che comprende le operazioni di: predisporre mezzi di memoria in cui sono memorizzati valori di tensione media, corrente media e portata d'aria ottenuti attuando il procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti su un gruppo (1) del medesimo tipo; misurare i valori istantanei della tensione media applicata al motore (12) del ventilatore (10) del gruppo (1) a bordo dell'autoveicolo, e della corrente (media) fluente attraverso tale motore (12); e determinare il valore istantaneo della portata d'aria del gruppo (1) a bordo dell'autoveicolo, sulla base del confronto di detti valori istantanei misurati di tensione e corrente con quelli memorizzati in detti mezzi di memoria. Il tutto sostanzialmente secondo quanto descritto ed illustrato, e per gli scopi specificati.